Calcul de pH

[Quentingersois]

QCM13 : On prépare une solution S d’acide lactique de concentration C = 0,01 mol.L-1 . pKa=4. Cette solution S est préparée à température ambiante. (donnée : log 3 = 0,48).

1. A 100 mL de la solution S, on rajoute 50 mL d’une solution de soude NaOH ( C = 0,01

   mol.L-1) Le pH de la solution obtenue est égal à 4.

2. A 100 mL de la solution S, on rajoute 75 mL d’une solution de soude NaOH (C = 0,01

   mol.L-1) Le pH de la solution obtenue est égal à 4,48.

 

Bonjour! 

 

Je suis en train de préparer le TD de biophysique et je fais les QCMs avec le poly de résolution du TAT, mais je ne comprends pas déjà, que viens faire log 3 ici comment on calcule ce fameux pH (je vois pas comment faire avec cette formule: pH= pKa + log ( A- / AH) )

Et je comprends pas du tt comment faire ce QCM.... 

 

 

QCM6 : Soit un récipient placé à 27°C, séparé en 2 compartiments par une membrane semi-perméable. Le compartiment (1) contient de l’eau et le compartiment (2) une solution de glucose, le point de congélation de cette solution étant de - 0,372°C.

Données : Constante cryoscopique de l’eau : Kc = 1,86 °C/(Osm.kg-1) ; R ≈ 8 J.K-1.mol-1

1. L’osmolalité de la solution de glucose est 0,2 osm.kg-1

2. La molalité de la solution de glucose est 0,4 mol.kg-1

3. L’eau est attirée du compartiment 1 vers 2

4. Le glucose diffuse du compartiment 2 vers 1

5. La pression osmotique développée à travers la membrane est de 480 kPa

 

 

Merci par avance !!!

[paolo]

Bonjour,

Il y a 14 heures, Quentingersois a dit :

QCM13 : On prépare une solution S d’acide lactique de concentration C = 0,01 mol.L-1 . pKa=4. Cette solution S est préparée à température ambiante. (donnée : log 3 = 0,48).

Dans ce QCM on est sur un problème de neutralisation d'un mono-acide faible (acide lactique) par une base forte (NaOH). Pour bien comprendre cette partie du cours, je te conseille de te referrer à ce poly page 103. Mais pour faire court, On a une réaction qui s'opère entre ton acide faible et ta base forte qui prend cette forme ci: AH+NaOH⇌A^-+Na⁺+H₂O (AH acide faible et A^- sa base conjuguée) qui comporte uniquement des coefficients stœchiométriques égaux à 1. Ainsi, l'avancement de cette réaction, de la neutralisation, est assez simple à calculer: n_AH=n_AH initial-x et n_A^-=x

 

Il y a 14 heures, Quentingersois a dit :

A 100 mL de la solution S, on rajoute 50 mL d’une solution de soude NaOH ( C = 0,01

mol.L-1) Le pH de la solution obtenue est égal à 4.

Ici, on commence par calculer les quantités de matière mises en jeu. Pour l'acide, n_AH=0.1[L]*0.01[mol.L^-1]=0.001 mol=1 mmol et de même pour la base n_NaOH=0.05[L]*0.01[mol.L^-1]=0.0005 mol=0.5 mmol. Ainsi, n_NaOH=1/2*n_a ce qui veut dire que l'on se trouve dans une situation de demi neutralisation et nous avons une formule pour cela: si x=(1/2)*n_AH alors pH=pKa (je peux t'expliquer pourquoi si tu le souhaite. On est donc ici dans un cas remarquable qui facilite les calculs.

Il y a 14 heures, Quentingersois a dit :

A 100 mL de la solution S, on rajoute 75 mL d’une solution de soude NaOH (C = 0,01

mol.L-1) Le pH de la solution obtenue est égal à 4,48.

Ici c'est un peu différent. On refait les même calcul et on a n_AH=1 mmol et n_NaOH=0.75 mmol. Donc ici nous ne somme pas dans le cas remarquable précédent car x=0.75*n_AH≠0.5*n_AH. On doit donc utilisé la formule que tu as énoncée mais nous allons l'adapté à la situation. Comme expliqué plus tôt, n_AH=n_AH initial-x et n_A^-=x. De plus, le rapport de concentration est le même que le rapport des quantité des matière puisque ces quantités sont dissoute dans le même volume (je peux détailler si tu veux). On a donc [A^-]/[AH]=n_A^-/n_AH=x/(n_AH initial-x) et donc pH=pKa+log(x/(n_AH initial-x)) soit pH=4+log(0.75/(1-0.75))=4+log(0.75/0.25)=4+log(3)≈ 4.48

 

Je répond pour l'autre qcm dans un autre message.

[paolo]

Il y a 15 heures, Quentingersois a dit :

QCM6 : Soit un récipient placé à 27°C, séparé en 2 compartiments par une membrane semi-perméable. Le compartiment (1) contient de l’eau et le compartiment (2) une solution de glucose, le point de congélation de cette solution étant de - 0,372°C.

Données : Constante cryoscopique de l’eau : Kc = 1,86 °C/(Osm.kg-1) ; R ≈ 8 J.K-1.mol-1

Pour ce qcm, il s'agit d'un problème lié a la cryométrie qui est détaillée dans ce même poly pages 113-114 associées à un problème de pression osmotique détaillé page 115. Ces deux principes repose respectivement sur le décalage du point de congelation d'une solution au fonction de la concentration d'un soluté et sur le principe de diffusion qui induit un attraction de l'eau au travers d'une membrane semi perméable créant ainsi une certaine pression.

Il y a 15 heures, Quentingersois a dit :

• L’osmolalité de la solution de glucose est 0,2 osm.kg-1

• La molalité de la solution de glucose est 0,4 mol.kg-1

Ici, on se concentre sur les propriétés de la solution de glucose. Les seules information que nous possédons à ce sujet sont: son point de congelation ainsi que le K_C de l'eau. On cherche d'abord l'osmolalité que l'on peut relier à ces données par une  simple formule C_osm=-(Δθ/K_c) où Δθ est la différence entre le point de congelation de l'eau sans glucose (soluté osmotiquement actif) et le point de congelation de la solution étudiée. Donc ici, Δθ=-0.372°C (l'eau gèle à 0°C) et donc C_osm=-(-0.372/1.86)=0.2 Osm.kg^-1 (item vrai.  Pour ce qui est de la molalité, le glucose est non dissocié donc la molalité est la même que l'osmolalité (item faux)

Il y a 15 heures, Quentingersois a dit :

• L’eau est attirée du compartiment 1 vers 2

• Le glucose diffuse du compartiment 2 vers 1

Ici, il faut bien comprendre le phénomène de diffusion. Lorsqu'un soluté est mis en solution, il sera toujours attiré vers les endroit où sa concentration est la plus faible. Ici il y a deux compartiment qui communiquent, ainsi le glucose vas tendre vers celui dans lequel la concentration est la plus faible donc le 1. (item 3 Faux et item 4 Vrai)

Il y a 15 heures, Quentingersois a dit :

La pression osmotique développée à travers la membrane est de 480 kPa

Enfin, pour calculer cette pression supposons la membrane indéformable. On va chercher à établir un difference de pression entre les deux compartiment dont la formule est ΔP= RT (C_{osm 2} - C_{osm 1} ) on a R≈ 8 J.K^-1.mol^-1, T=27°C≈300K, C_osm2=0.2 et C_osm1=0 (pas de soluté). Donc ΔP=8*300*(0.2-0)=480kPa (item vrai)

Si tu as la moindre question n'hesite pas.

[YannickCouNiTat]

Coucou @Quentingersois ! Je me permets de corriger et affiner deux/trois choses qui ont été dites par @paolo :)

 

Tout d'abord, pour l'item 3 de ton deuxième QCM, je le considérerais plutôt vrai. En effet, étant donné qu'on a un gradient de concentration à travers ta membrane dû à une prépondérance de glucose dans le compartiment deux, on va pouvoir observer deux types de flux diffusif :

- L'un concernant le soluté (le glucose), qui va se déplacer du compartiment où sa concentration est la plus importante vers le compartiment où sa concentration est la plus faible (donc ici, du compartiment 2 vers le compartiment 1 → Item 4 vrai).

- L'autre concernant le solvant (l'eau pure), qui va se déplacer du compartiment où la concentration est la plus faible vers le compartiment où la concentration est la plus importante (l'inverse du glucose donc, du compartiment 1 vers le compartiment 2 → Item 3 vrai aussi).

 

Ensuite, concernant l'item 5 de ce même QCM, je me permets de préciser le calcul afin que cela soit plus clair pour toi. Dans le calcul de ton ∆π, tu dois faire attention à l'unité de l'osmolarité de ton soluté, qui doit être en osm.m^-3 ! Ainsi, avant de commencer le calcul, je te recommande de bien rédiger depuis l'énoncé les données auxquelles tu vas faire appel :

T = 27°C = 300K ;

R = 8J.mol^-1.K^-1 ;

Cosm₁ = 0 

Cosm₂ = 0,2 osm.kg^-1 = 0,2 osm.L^-1 (car 1kg d'eau = 1L d'eau) = 0,2 osm.dm^-3 (car 1L = 1dm³) = 0,2*10³ osm.m^-3.

 

Ainsi, on a : ∆π = RT(Cosm₂ - Cosm₁) = RTCosm₂ = 8*300*0,2*10³ = 480*10³ Pa = 480kPa, donc l'item 5 est bien vrai.

 

J'espère que c'est un peu plus clair pour toi :) Bon courage !

 

[Quentingersois]

Bonjour à vous 2  @YannickQueNiTat et @paolo!

 

Merci beaucoup pour vos superbes réponses ! 

J'ai juste 2 - 3 questions supplémentaire, est-ce que l'eau (le solvant ne général) diffuse toujours entre les membranes semi perméables et dialysantes? 

Il y a 7 heures, paolo a dit :

ce qui veut dire que l'on se trouve dans une situation de demi neutralisation et nous avons une formule pour cela: si x=(1/2)*n_AH alors pH=pKa (je peux t'expliquer pourquoi si tu le souhaite. On est donc ici dans un cas remarquable qui facilite les calculs.

Je veux bien une petite explication là dessus s'il te plaît ! 

 

Il y a 7 heures, paolo a dit :

[A^-]/[AH]=n_A^-/n_AH=x/(n_AH initial-x)

Euh j'ai un peu du mal à comprendre le lien entre ces 2 relations.....

 

Si on a pas de soluté: Cosm tjrs = 0 ?

Il y a 7 heures, paolo a dit :

De plus, le rapport de concentration est le même que le rapport des quantité des matière puisque ces quantités sont dissoute dans le même volume (je peux détailler si tu veux)

Que veut dire "rapport de concentration" ?

 

Merci par avance !!!! 

[YannickCouNiTat]

Il y a 18 heures, Quentingersois a dit :

Bonjour à vous 2  @YannickQueNiTat et @paolo!

 

Merci beaucoup pour vos superbes réponses ! 

J'ai juste 2 - 3 questions supplémentaire, est-ce que l'eau (le solvant ne général) diffuse toujours entre les membranes semi perméables et dialysantes? 

Je veux bien une petite explication là dessus s'il te plaît ! 

 

Euh j'ai un peu du mal à comprendre le lien entre ces 2 relations.....

 

Si on a pas de soluté: Cosm tjrs = 0 ?

Que veut dire "rapport de concentration" ?

 

Merci par avance !!!! 

 

Alors, je te réponds par rapport à ce que je t'ai dit (je laisse @paolo faire le reste ) : effectivement, dans le cadre des membranes semi-perméables (qui ne laisse passer que le solvant) et les membranes dialysantes (qui ne laisse passer que le solvant et les petites particules), on va avoir diffusion de l'eau :) 

[maelysine]

Le 17/10/2023 à 11:00, paolo a dit :

Ainsi, n_NaOH=1/2*n_a ce qui veut dire que l'on se trouve dans une situation de demi neutralisation et nous avons une formule pour cela: si x=(1/2)*n_AH alors pH=pKa

Salut, désolée de faire ressortir ce sujet, mais je ne comprends pas pourquoi quand  n_NaOH=1/2*n_a  on a pH=pKa. Normalement c'est le cas quand [NaOH]=[Na+] non? A la demi-équivalence? Mais ici on est pas dans ce cas là si? Si quelqu'un pouvait m'expliquer je veux bien parce que je suis un peu perdue :/

 

Bonne après-midi.

[paolo]

Le 17/10/2023 à 18:53, Quentingersois a dit :

Je veux bien une petite explication là dessus s'il te plaît ! 

Je vous répond à vous deux en même temps. Tout d'abord, j'ai conservé la même notation tout au long de l'exercice pour eviter de surchargé le visuel mais en effet c'est imprécis. Ceci est vrai si x=(1/2)*n_{NaOH initial} et ceci est équivalent à la demi équivalence car tous les solvants sont dans le même volume voici pourquoi: si [NaOH]=[Na+] on a n_NaOH/V=n_Na+/V donc n_NaOH=n_Na+ or par stoechiomterie, n_NaOH=n_A- et n_Na+=n_AH. Ainsi, si [NaOH]=[Na+] on a n_AH=n_A- or par l'avancement on a n_A-=x et n_AH=n_{AH initial} - x donc a la demi équivalence x=n_{Ah initial}-x et donc 2x=n_{AH inital} et donc x=(1/2)*n_{AH inital} dans le cadre de la dmei équivalence. L'implication dans l'autre sens de demontre par la même demonstration on a donc "demi-équivalence"<=> x=(1/2)*nAH.

 

Le 17/10/2023 à 18:53, Quentingersois a dit :

Euh j'ai un peu du mal à comprendre le lien entre ces 2 relations

Est ce que la première partie de la démonstation précédente te permet de comprendre? 

 

Le 17/10/2023 à 18:53, Quentingersois a dit :

Que veut dire "rapport de concentration" ?

Le rapport de deux valeurs c'est le ratio entre les deux, la fraction de l'un sur sur l'autre soit ici [A-]/[AH]

 

Navré du delai de reponse!

Si vous avez les moindres questions n'hésitez pas.

Edited October 23, 2023 by paolo