Effet d'un mélange tampon - Réactions acido-basiques (16)

Summary

Cette vidéo explique le concept de mélange tampon, une solution contenant un acide faible et sa base conjuguée, qui peuvent atténuer les variations de pH lorsqu'un acide ou une base est ajouté. Le mélange tampon est caractérisé par un équilibre chimique où les réactifs se reforment, rendant le pH relativement stable. Le script détaille le calcul du pH d'un tel mélange à partir de la constante d'acidité Ka et montre comment l'ajout d'acide ou de base modifie légèrement le pH, illustrant ainsi la capacité d'un mélange tampon à maintenir un pH constant.

Takeaways

• 🧪 Un mélange tampon est une solution contenant un acide faible et sa base conjuguée, qui atténue les variations de pH en réagissant avec des acides ou des bases ajoutés.
• 🔄 L'acide faible et sa base conjuguée dans un mélange tampon sont en équilibre dynamique, se reformant continuellement pour maintenir l'équilibre pH.
• ⚖️ Lorsqu'un acide ou une base est ajouté à un mélange tampon, il y a une réaction qui reforme les composants du mélange tampon, limitant ainsi le changement de pH.
• 📉 Le pH d'un mélange tampon est principalement déterminé par la constante d'acidité (Ka) de l'acide faible et la concentration des composants.
• 📚 Le pH d'un mélange tampon peut être calculé à partir de la formule pH = pKa + log([A-]/[HA]), où [A-] et [HA] sont les concentrations de l'acide faible et de sa base conjuguée.
• ⚠️ Si les concentrations d'acide et de base dans le mélange tampon sont identiques, le pH du mélange tampon est égal au pKa de l'acide.
• 💧 L'ajout d'un acide fort à un mélange tampon entraîne une réaction avec la base faible du tampon, formant de l'acide faible conjugué et une base inerte.
• 🌡️ L'ajout d'acide ou de base au mélange tampon a un impact limité sur le pH, montrant la capacité du tampon à stabiliser le pH.
• 📉 L'exemple donné dans le script illustre que l'ajout d'acide ou de base modifie le pH de manière marginale, démontrant l'efficacité du mélange tampon.
• 📚 L'ajout de HCl (acide fort) ou de NaOH (base forte) au mélange tampon a été utilisé pour montrer comment le pH reste relativement stable malgré ces ajouts.
• 🔬 Le script fournit une démonstration pratique de la théorie des mélanges tampons, en utilisant des calculs de concentrations et de pH pour illustrer le concept.

Q & A

Qu'est-ce qu'un mélange tampon et quel est son rôle?

Un mélange tampon est une solution contenant un mélange entre un acide faible et sa base conjuguée. Son rôle est d'atténuer les variations de pH lorsqu'on ajoute un acide ou une base.

Pourquoi un mélange tampon est-il appelé ainsi et non une réaction chimique?

Un mélange tampon est appelé ainsi car il ne s'agit pas d'une réaction chimique qui transforme les molécules initiales en d'autres molécules. Les réactifs restent les mêmes, ce qui signifie que la réaction se reforme constamment.

Quels sont les composants d'un mélange tampon donné dans le script?

Le mélange tampon mentionné dans le script est composé de CH3COOH (acide faible) et de CH3COO- (base conjuguée).

Comment calculer le pH d'un mélange tampon?

Pour calculer le pH d'un mélange tampon, on utilise la formule : pH = pKa + log([A-]/[HA]), où pKa est la valeur de l'équilibre de l'acide faible, [A-] la concentration de la base conjuguée et [HA] la concentration de l'acide faible.

Quel est le pH théorique d'une solution tampon contenant des concentrations égales d'acide et de base?

Si les concentrations d'acide et de base sont égales dans un mélange tampon, le pH de la solution est égal au pKa de l'acide faible et sa base conjuguée.

Que se passe-t-il lorsque de l'acide est ajouté à un mélange tampon?

Lorsqu'on ajoute de l'acide à un mélange tampon, l'acide réagit avec la base faible du tampon pour former l'acide faible conjugué et la base inerte conjuguée de l'acide ajouté.

Comment le mélange tampon réagit-il à l'ajout d'une base forte?

Lorsqu'une base forte est ajoutée à un mélange tampon, elle réagit avec l'acide faible du tampon pour former la base faible conjuguée du tampon et l'acide inerte conjugué de la base forte.

Quel est l'impact de l'ajout d'acide ou de base sur le pH d'un mélange tampon?

Le pH d'un mélange tampon reste relativement stable et ne change que légèrement après l'ajout d'acide ou de base, montrant ainsi le pouvoir tampon du mélange.

Quelle est la différence entre le pH initial et le pH après l'ajout d'acide ou de base dans le script?

Après l'ajout d'acide, le pH a légèrement diminué pour passer à 4,72, tandis qu'après l'ajout de base, il a légèrement augmenté pour atteindre 4,78.

Comment le mélange tampon permet-il de maintenir le pH relativement stable?

Le mélange tampon permet de maintenir le pH stable en réagissant avec l'acide ou la base ajoutée pour reformer des quantités d'acide faible et de base faible conjuguée, ce qui minimise les variations de pH.

Outlines

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🧪 Principe du mélange tampon et son rôle dans la stabilisation du pH

Le paragraphe explique le concept de mélange tampon, une solution contenant un acide faible et sa base conjuguée. L'objectif est d'atténuer les variations de pH lorsqu'un acide ou une base est ajouté. Par exemple, une solution de CH3COOH et CH3COO- est utilisée pour illustrer la réaction qui se produit sans transformation des molécules initiales, mais plutôt un équilibre entre les formes acide et base. La formule pour calculer le pH d'un tel mélange est introduite, soulignant que le pH est principalement déterminé par le PKA lorsque les concentrations d'acide et de base sont identiques.

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📚 Calcul du pH après l'ajout d'acide ou de base au mélange tampon

Ce paragraphe se concentre sur le calcul du pH d'un mélange tampon après l'ajout d'acide ou de base. Il détaille le processus de calcul, en utilisant les concentrations initiales et les volumes pour déterminer les quantités réagissant et restantes après la réaction. L'exemple donné est l'ajout d'acide chlorhydrique (HCl) au mélange tampon, qui réagit avec la base faible pour former de l'acide faible conjugué et du chlorure inerte. Le calcul montre que malgré l'ajout d'acide, le pH n'a pas changé significativement, démontrant ainsi l'efficacité du mélange tampon à stabiliser le pH.

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🔬 Effet de l'ajout de base au mélange tampon sur le pH

Dans ce paragraphe, l'auteur explore comment le pH d'un mélange tampon est affecté par l'ajout d'une base forte, en utilisant le sodium hydroxide (NaOH) comme exemple. La réaction entre l'acide faible du mélange tampon et la base forte conduit à la formation de la base faible conjuguée et de l'eau, avec le sodium restant inerte. Le calcul du pH après cette réaction montre une légère augmentation, indiquant une légère basification du mélange tampon. Cela illustre également la capacité du mélange tampon à maintenir le pH relativement constant malgré l'ajout de substances acides ou basiques.

Keywords

💡Mélange tampon

Un mélange tampon est une solution contenant un acide faible et sa base conjuguée. Cette solution a la capacité d'atténuer les variations de pH lorsqu'on y ajoute un acide ou une base. Dans le script, le mélange tampon est illustré avec un exemple de CH3COOH et CH3COO-, où ces deux composants sont prêts à réagir pour stabiliser le pH si nécessaire.

💡Acide faible

Un acide faible est un acide qui ne se dissocie pas complètement dans une solution aqueuse. Dans le contexte de la vidéo, l'acide faible (par exemple, CH3COOH) est un composant essentiel du mélange tampon qui peut donner un proton (H+) à une base.

💡Base faible

Une base faible est une base qui ne se dissocie pas entièrement dans un mélange aqueux. Dans le script, la base faible (par exemple, CH3COO-) est le conjugué de l'acide faible et est capable d'accepter un proton (H+), renforçant ainsi le rôle du mélange tampon.

💡Réaction acide-base

La réaction acide-base est un processus chimique où un acide donne un proton à une base. Dans la vidéo, la réaction entre l'acide faible et la base faible du mélange tampon est discutée, montrant comment ces deux réactifs se reforment et ne conduisent pas à une réaction chimique classique.

💡pH

Le pH est une mesure de l'acidité ou de la basicité d'une solution, exprimée sur une échelle logarithmique allant de 0 à 14. La vidéo explique comment le mélange tampon peut maintenir un pH constant malgré l'ajout d'acides ou de bases.

💡Constante d'équilibre (Ka)

La constante d'équilibre acide (Ka) est une mesure de la force d'un acide dans une réaction acide-base. Dans le script, le Ka est utilisé pour calculer le pH d'un mélange tampon, illustrant ainsi son importance dans la détermination du pH d'une solution.

💡pKa

Le pKa est l'inverse du logarithme de la constante d'équilibre acide (Ka) et est utilisé pour déterminer le pH d'un mélange tampon. Dans la vidéo, le pKa est mentionné comme étant égal au pH d'une solution tampon lorsque les concentrations d'acide et de base sont identiques.

💡Réaction limitante

Dans le contexte d'une réaction chimique, une réaction limitante est celle qui se termine en premier parce qu'elle est en quantité insuffisante pour continuer la réaction. Dans le script, la réaction entre l'acide fort (HCl) et la base faible du mélange tampon est discutée, où l'HCl est le réactif limitant.

💡Acide fort

Un acide fort est un acide qui se dissocie complètement dans une solution aqueuse, donnant tous ses protons (H+). Dans la vidéo, l'acide fort (HCl) est ajouté au mélange tampon pour montrer comment le mélange tampon peut atténuer l'effet de l'acide sur le pH.

💡Base forte

Une base forte est une base qui se dissocie complètement dans une solution aqueuse, acceptant tous les protons (H+). Dans le script, l'ajout d'une base forte (NaOH) au mélange tampon est discuté pour illustrer comment le mélange tampon peut également stabiliser le pH en présence de bases.

Highlights

Définition d'un mélange tampon : une solution contenant un acide faible et sa base conjuguée.

Exemple de mélange tampon : une solution avec CH3COOH et CH3COO-.

Explication de la réaction acide-base entre composants d'un mélange tampon.

La réaction entre un acide faible et sa base conjuguée ne transforme pas les molécules initiales.

Un mélange tampon est caractérisé par la présence d'un acide faible et sa base conjuguée prêts à réagir.

Calcul du pH d'un mélange tampon avec la formule : pH = pKa + log([A-]/[HA]).

Importance de connaître le pKa et les concentrations d'acide et de base pour calculer le pH.

Le pH d'une solution tampon est égal au pKa si les concentrations d'acide et de base sont identiques.

L'ajout d'acide ou de base dans un mélange tampon est atténué par la réaction avec l'acide ou la base faible.

Ajout d'acide fort (HCl) dans le mélange tampon et réaction avec la base faible.

Utilisation d'un tableau d'avancement pour suivre la réaction et déterminer les concentrations finales.

Calcul du pH après l'ajout d'acide fort, montrant que le pH n'a pas beaucoup changé.

Ajout de base forte (NaOH) dans le mélange tampon et réaction avec l'acide faible.

La réaction entre la base forte et l'acide faible du mélange tampon produit de l'eau et la base conjuguée.

Calcul du pH après l'ajout de base forte, montrant une légère augmentation du pH.

Illustration du pouvoir d'un mélange tampon à atténuer les variations de pH après l'ajout d'acide ou de base.

Transcripts

dans cette vidéo on va regarder

qu'est-ce qu'un mélange tampon et

comment est-ce qu'un mélange tampon peut

atténuer les variations de pH quand on

ajoute un acide ou quand on ajoute une

base

un mélange tampon c'est une solution

dans laquelle on trouve un mélange entre

un acide faible et sa base faible

conjuguée donc par exemple je pourrais

faire une solution avec CH3 COOH et

ch3co - j'ai donc bien un acide faible

et une base faible

alors première question que vous

pourriez vous poser page un acide en

face d'une base pourquoi est-ce qu'il se

passe pas simplement une réaction

chimique pourquoi on parle de mélange

tampon et pas de réaction comme

d'habitude mais regardons ce qui se

passe il veut faire une réaction entre

ces deux composés

une réaction acide-base c'est un acide

qui donne un H+ à la base

une fois que c'est h3coh a perdu un H+

il reste CH3 c'est au moins

et de l'autre côté la base faible ch3c

au moins a reçu un H+ et devient donc

ch3coh

et donc qu'est-ce qu'on se rend compte

au cours de cette réaction la réaction

elle reforme les mêmes réactifs qu'au

départ

donc en fait ça c'est pas une réaction

chimique une réaction chimique c'est

quand on transforme les molécules de

départ les réactifs ont d'autres

molécules ici on a les mêmes molécules

qu'au début donc il y a pas de réaction

chimique c'est pour ça qu'on dit que

quand on a un acide faible et sa base

faible conjugué il y a pas de réaction

qui se passe je vais donc avoir une

solution dans laquelle j'ai ces deux

composés et ces deux composés sont prêts

à réagir si on ajoute un acide ou une

base si jamais je rajoute un acide

il va pouvoir réagir avec ch3c au moins

qui est une base et si je rajoute une

base la base va pouvoir réagir avec

ch3coh qui est un acide et alors là on

aura une réaction qui va se faire

je vais prendre du coup un mélange

tampon d'un volume de 10 ml et qui a une

concentration en CH3

de 0,05 mol par litre et aussi une

concentration en

ch3co au moins de 0,05 molle par litre

donc c'est la même concentration en

acide faible et on va se fait que vaut

le pH de cette solution pour calculer le

pH d'un mélange tampon la formule est la

suivante c'est moi le logarithmes de Ka

fois c a sur CB donc qu'est-ce que j'ai

besoin pour calculer le pH j'ai besoin

de Kaa je n'ai pas encore écrit ici mais

le pkaa de ce couple acide base ces 4,75

ou bien vous trouvez directement le cas

dans les tables sinon il faut calculer

le cas à partir du PKA c'est donc 10

exposants - 4,75 x la concentration en

acide donc l'acide tch 3COH donc ça

concentration c'est 0,05

/ la concentration en base qui est aussi

de 0,05

et on obtient comme pH sans même faire

de calcul on peut réfléchir un petit peu

0,05

/ 0,05 ça fait un ça se simplifie et

moins le logarithme de 10 exposant moins

4,75 bah ça se simplifie aussi et ça

fait directement 4,75

donc qu'est-ce qu'on constate le pH

d'une solution tampon est égal à son PKA

a si les concentrations sont

identiques en acide et en base

si les concentrations sont pas

identiques je peux pas faire la

simplification déconcentration et donc

c'est pas valable

mais le pH d'un mélange tampon va

toujours être autour de son PKA je peux

pas avoir le mélange tampon ici qui

aurait un pH de 10 par exemple c'est pas

possible il doit toujours être autour de

4,75 donc voyons ce qui se passe

maintenant si j'ajoute un petit peu

d'acide dans ce mélange tampon on ajoute

2 ml de HCl donc d'acide fort 01 moule

par litre donc assez concentré quand

même comment le pH va évoluer ici donc

ici je vais avoir un acide fort que je

mets en présence du mélange tampon dans

le mélange tampon il y a un acide et une

base

l'acide fort va donc réagir avec la base

faible qui est présente dans le mélange

tampon et je vais donc avoir une

réaction qui va me donner

l'acide faible conjugué du mélange

tampon et la base inerte conjuguée de

HCl donc je vais écrire cette réaction

pour se mélange qu'en penser

j'ai HCl qui réagit avec la basse faible

c'est

ch3co moins et je vais obtenir je vais

former CH3

COOH et le conjugué de HCl c'est CM1

je vais faire un tableau d'avancement de

nouveau comme chaque fois que j'ai une

réaction et je vais déterminer ce qui

reste à la fin de la réaction pour

pouvoir calculer le pH je connais les

concentrations initiales au début j'ai

zéro un mot par litre de HCl

j'ai 0,05 mol par litre de ch3c au

Hautmont et je sais que j'ai aussi

0,05 mol par litre de CH3 COH dans mon

mélange tampon j'ai pas encore de ciel

moi par contre donc la grosse différence

ici c'est que j'ai déjà un produit qui

est présent au début de ma réaction je

connais le volume initial j'ai 2 ml de

HCl donc

0,02 litre

j'ai 10 ml de mon mélange tampon donc

0,01 litres

et j'ai toujours 10 ml de mon mélange

tampon donc j'ai aussi 0,01 litres de

CH3

je peux donc calculer le nombre de moles

initial qui vaut 10 - 4 qui vaut ici 5

10 - 3 et 5 10 - 3 ici aussi j'ai donc

un réactif qui est en excès et l'autre

qui est limitant celui qui est en excès

dans ce cas-ci c'est le ch3coh

et le HCl est limitant alors si c'était

l'inverse le mélange tampon n'aurait pas

du tout bien fait

je peux du coup déterminer le nombre de

moles final de ma réaction il y aura

plus de HCl il va rester 4,8 x 10 - 3

molle de ch3c ou au moins et on aura

formé un petit peu plus de ch3c oh donc

il y en aura

5,2 x 10 - 3 et on a formé de 10 - 4

mots le ciel

donc là je peux regarder ce qui reste en

solution à la fin il y a du ciel loin

mais on a dit qu'il était inerte donc il

influence pas le pH et du coup il me

reste

la base faible

et son acide faible conjugué

on voit que les quantités ont légèrement

changé mais on a presque la même nombre

de mots de toute façon donc on va voir

comment ça influencer le pH on a donc

toujours un mélange tampon le pH est

donc moins le logarithme de Ka fois c a

sur CB K a c'est toujours 10 exposant -

4,75

et ca c'est la concentration de l'acide

donc 5,2 10 - 3

/ le volume total mais comme je vais

diviser le nombre de moles de la base

aussi je peux les simplifier et donc

noter directement les nombres de mots

dans la formule

divisé par 4,8 x 10 - 3 de nouveau le

dismo 3 je peux le simplifier pour

effectuer le calcul et avec tout ça je

vais obtenir un pH de

4,72 alors on se souvient que le pH

qu'on a calculé juste avant quand

c'était le mélange tampon tout seul il

valait le PK donc il va les 4,75 on voit

que malgré l'ajout d'une certaine

quantité de HCl le pH n'a pratiquement

pas changé bah c'est ça tout le pouvoir

d'un mélange tampon c'est qu'il peut

tamponner les variations du pH lorsqu'on

lui ajoute un acide ou c'est le même

principe si on lui ajoute une base

on peut aussi voir que le pH est devenu

quand même légèrement plus acide il a

diminué un tout petit peu

regardons maintenant ce qui se passe si

on avait ajouté une base donc on ajoute

les mêmes quantités mais cette fois on

ajoute du nawash 2 ml de anawash 0,1

mode Paris litre on a donc une base

forte wash et une base forte ça peut

réagir avec un acide donc cette fois-ci

il va réagir avec l'acide faible de

mélange tampon

ce qui va donner la base faible

conjuguée du mélange tampon et l'acide

inerte conjugué de nawash

si j'écris la réaction j'ai donc le

nawash qui va réagir avec l'acide faible

donc cette fois-ci CH3 COOH ce qui va

former comme produit la base faible du

mélange tampon CH3 et H2O alors comme

j'ai écrit lien spectateur dans les Nawa

je dois réécrire ici ça va me former du

N+

j'aurais pu écrire directement chez h3co

ena je peux refaire mon tableau

d'avancement avec la concentration

initiale de 01 mal par litre

0,05 moule par litre en ch3c oh

c'est au moins je connais le volume

initial c'est 2 ml donc de 10 - 3 litres

ici c'est 10 ml donc 10 - 3 et ici

pareil j'ai aussi 10 ml donc 10 - 3

litres ce qui me permet de calculer le

nombre de moules initial j'ai donc 2 10

- 4 maux de wash j'ai 5 10 - 3 mots

d'acide faible et aussi 5 10 - 3 mots de

basse faible de nouveau j'ai un composé

qui est en excès

c'est toujours mon mélange tampon et

donc le hennawash est limitant je peux

donc déterminer le nombre de moles final

je vais plus avoir de nawash je vais

avoir un petit peu moins 4,8 10 - 3

moules de CH3 et je vais avoir un petit

peu plus 5,2 10 - 3 moles de ch3c au

moins je vais avoir formé aussi de l'eau

et du Na+ mais comme c'est de là ils

sont inertes je n'ai pas besoin de les

noter vu qu'ils ne vont pas influencer

le pH

donc que vaut le pH cette fois-ci et

bien c'est toujours la même formule de

calcul on est en présence d'un mélange

tampon c'est donc moins le logarithme de

la constante d'équilibre 10 exposant -

4,75 x la concentration en acide qui est

de 4,8 10 - 3

/ le volume total qu'on peut donc

simplifier parce qu'il va apparaître ici

en dessous aussi divisé par la

concentration de la base de nouveau on

peut simplifier pour que le calcul se

fasse plus rapidement et on obtient un

pH final de 4,78

on voit que le pH a de nouveau

pratiquement pas changé cette fois-ci il

est monté de 0,03 unités donc il est

devenu un tout petit peu plus basique ce

qui est normal vu qu'on a ajouté une

base

donc ici vous avez une illustration

grâce à un exercice du pouvoir du

mélange tampon