Chimie
Acides et Bases
Étude expérimentale des réactions acido-basiques : mesure du pH, titrages et détermination de constantes d'acidité Ka.
Introduction
La chimie des acides et des bases est omniprésente : digestion, pluies acides, régulation du pH sanguin. L'ECE permet de réaliser des titrages acido-basiques (suivi pH-métrique ou colorimétrique), de déterminer la concentration d'un acide ou d'une base, et de calculer des constantes Ka. L'élève manipule pH-mètre, burette et indicateurs colorés.
Contenu détaillé
1. Définitions et équilibres acido-basiques
- •Acide : espèce capable de céder un proton H⁺ (Brønsted)
- •Base : espèce capable de capter un proton H⁺
- •Couple acide/base : AH/A⁻ avec Ka = [A⁻][H₃O⁺]/[AH]
- •pH = -log[H₃O⁺] et pKa = -log(Ka)
- •Domaines de prédominance : si pH < pKa, la forme acide prédomine
2. Protocole de titrage pH-métrique
- •Remplir la burette avec la solution titrante de concentration connue
- •Plonger l'électrode pH dans la solution à titrer (bécher + agitateur)
- •Ajouter la solution titrante mL par mL, noter le pH après chaque ajout
- •Tracer pH = f(V_ajouté) et déterminer le volume équivalent V_E (méthode des tangentes ou dérivée)
- •Calculer la concentration : C_A × V_A = C_B × V_E
3. Zones tampon et indicateurs colorés
- •Zone tampon : pH ≈ pKa ± 1, le pH varie peu lors de l'ajout d'acide ou de base
- •Indicateur coloré : acide faible dont les formes acide et basique ont des couleurs différentes
- •Choix de l'indicateur : sa zone de virage doit contenir le pH à l'équivalence
- •Exemples : BBT (6,0-7,6), phénolphtaléine (8,2-10,0), hélianthine (3,1-4,4)
Matériel expérimental
pH-mètre étalonné
Mesurer le pH avec précision (±0,01 unité pH)
Burette graduée (25 mL)
Ajouter la solution titrante avec précision (±0,05 mL)
Agitateur magnétique
Homogénéiser la solution dans le bécher
Indicateurs colorés
Repérer visuellement l'équivalence (BBT, phénolphtaléine)
Vocabulaire
pH : Potentiel hydrogène : pH = -log[H₃O⁺], mesure l'acidité d'une solution
Équivalence : Point du titrage où les réactifs ont été introduits en proportions stœchiométriques
Ka : Constante d'acidité d'un couple AH/A⁻, mesure la force de l'acide
Solution tampon : Solution dont le pH varie peu lors de l'ajout modéré d'acide ou de base
Sujets type Bac ECE
- 1Réaliser un titrage pH-métrique pour déterminer la concentration d'un vinaigre
- 2Déterminer le pKa d'un acide faible à partir de la courbe de titrage
- 3Choisir un indicateur coloré adapté à un titrage donné
