Thierry Briere : www.chimie-briere.com

P.C.E.M : Résumé de cours

FORMULAIRE ACIDES ET BASES

ACIDES

1. Acide fort :

   pC < 6 : pH = pC

   pC > 7 : pH = 7

   6 < pC < 7 : h = ( C₀ + Ö [C₀² + 4 Ke] ) / 2 - pH = - log h

2. Acide faible

pC < pKa - 1 : pH = 1/2 (pKa + pC)

pC > pKa + 1 : pH = pC

pC > 7 : pH = 7

pKa - 1 < pC < pKa + 1 : h = { -Ka + Ö [ Ka² + 4 Ka C₀ ] } / 2 - pH = - log h

BASES : Même formules que les acides en remplaçant H par OH et Ka par Kb

w = [OH^-]

1. Base forte :

   pC < 6 : pOH = pC è pH = 14 - pC

   pC > 7 : pOH = pH = 7

   6 < pC < 7 : w = ( C₀ + Ö [C₀² + 4 Ke] ) / 2 - pOH = - log w è pH = 14 + log w

2. Base faible

pC < pKb - 1 : pOH = 1/2 (pKb + pC)

pC > pKb + 1 : pOH = pC

pC > 7 : pH = 7

pKb - 1 < pC < pKb + 1 : w = { -Kb + Ö [ Kb² + 4 Kb C₀ ] } / 2 - pH = 14 + log w

Mélange acide + base conjuguée = Solution tampon

pH = pKa + log { [Base] / [Acide] }

Propriétés des solutions tampon :

Mélange d'un acide faible et de sa base conjuguée. Fixent le pH du milieu. Le pH varie très peu par ajout de petites quantités d'acide fort ou de base forte et varie très peu par dilution.

Diagramme de prédominance

Calculs des pourcentages de chaque espèce :

R = [Base] / [Acide]

pH = pKa + log [Base] / [Acide] = pKa + log R

log R = pH - pKa

R = 10^(pH-pKa)

[Base] = R [Acide]

[Base] + [Acide] = C

R [Acide] + [Acide] = C

[Acide] = C / ( 1+ R ) - %Acide = 100 / (1 + R )

[Base] = R C / ( 1+ R ) - %Base = 100 R / (1 + R )

Mélanges d'acides - Polyacides - Mélanges de bases - Polybases

Il suffit dans la très grande majorité des cas de considérer que c'est l'espèce la plus forte qui fixe le pH et calculer celui-ci en considérant que l'espèce la plus forte est seule en solution.

 Ampholythe : pH = 1/2 ( pK₁ + pK₂ )

 Calcul des concentrations de chaque espèces :

R₁ = [AH^-] / [AH₂]

pH = pKa₁ + log [AH^-] / [AH₂] = pK₁ + log R₁

log R₁ = pH - pK₁

R₁ = 10^(pH-pK1)

[AH^-] = R₁ [AH₂]

R₂ = [A^2-] / [AH^-]

pH = pK₂ + log [A^2-] / [AH^-] = pK₂ + log R₂

log R₂ = pH - pK₂

R₂ = 10^(pH-pK2)

[A^2-] = R₂ [AH^-]

[A^2-] = R₁ R₂ [AH₂]

[A^2-] + [AH^-] + [AH₂] = C

R₁ R₂ [AH₂] + R₁ [AH₂] + [AH₂] = C

[AH₂] = C / { 1 + R₁ + R₁R₂ } %AH₂ = 100 / { 1 + R₁ + R₁R₂ }

[AH^-] = C R₁ / { 1 + R₁ + R₁R₂ } %AH^- = 100 R₁ / { 1 + R₁ + R₁R₂ }

[A^2-] = C R₁ R₂ / { 1 + R₁ + R₁R₂ } %A^2- = 100 R₁ R₂ / { 1 + R₁ + R₁R₂ }

 Acide aminé simple : HOOC - RCH - NH₂

Possède à la fois une fonction acide COOH ( 2 < pKa < 6 )et une fonction basique NH₂ ( 8 < pKa < 12 ). En solution la réaction acide base intramoléculaire est pratiquement totale, on obtient un Amphion ou Zwiterion ^-OOC - RCH - NH₃⁺ qui se comporte exactement comme un ampholythe.

pH = 1/2 (pK₁ + pK₂)

Ce pH est appellé pH isoélectrique, à ce pH la concentration du zwiterion est maximale.

Amélioration de l'approximation (à n'utiliser qu'en cas de valeurs extrèmes des pK ou des concentrations très faibles)

Si pK₁ + pK₂ > 14 : OH^- non négligeable

pH = 1/2 { pK₁ + pK₂ - log ( 1 + Ke / K₂C ) }

Si pK₁ + pK₂ < 14 : H₃O⁺ non négligeable

pH = 1/2 { pK₁ + pK₂ - log ( C / ( K₁ + C) ) }

Exemple d'acide aminé à 3 fonctions acido-basiques :

Titrages

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