S'identifier

Un léger changement de pH se produit dans une solution tampon lors de l'ajout d'une faible quantité d'acide fort ou l'ajout d'une faible quantité de base forte. Ce changement de pH est calculé en deux étapes distinctes. Tout d'abord, un calcul stoechiométrique est utilisé pour déterminer le changement des concentrations.

Ensuite, un calcul d'équilibre est utilisé pour déterminer le nouveau pH de la solution, soit en utilisant une table ICE ou l'équation d'Henderson-Hasselbalch. Le pH d'un tampon contenant deux molaires d'acide fluorhydrique et de fluorure de sodium peut être calculé avant et après l'ajout d'un acide ou base fort. L'équation d'Henderson-Hasselbalch peut être utilisé pour déterminer le pH initial de ce tampon car les concentrations sont élevées par rapport au Ka de l'acide faible, et l'évolution des concentrations est inférieur à 5 pour cent.

Le pKa de l'acide fluorhydrique peut être calculé à 3, 46. Lorsque la concentration d'acide faible et de base conjuguée dans une solution sont égaux, le pH est égal au pKa. Par conséquent, le pH initial est de 3, 46.

Si 0, 2 mole d'acide chlorhydrique est ajouté à un litre de ce tampon, avec l'hypothèse que cela provoque un changement de volume négligeable, l'acide ajouté est neutralisé par les ions fluorures, ce qui produit d'acide fluorhydrique. Cela conduit à une diminution stoechiométrique dans la concentration d'ions fluorure de 0, 2 mole et une augmentation égale en concentration d'acide fluorhydrique. Les nouvelles concentrations peuvent être insérées dans l'équation d'Henderson-Hasselbalch.

Une fois résolu, le nouveau pH est de 3, 37, inférieur à la valuer initial de pH 3, 46. Au fur et à mesure de l'ajout de l'acide fort, le pH diminue, mais la réduction est faible comme la solution est tamponnée. En revanche, si 0, 1 mole d'hydroxyde de sodium est ajouté à un litre de tampon, avec l'hypothèse que cela provoque un changement de volume négligeable, la base ajoutée est neutralisée par la réaction avec l'acide fluorhydrique.

Cela provoque une diminution stoechiométrique en concentration d'acide fluorhydrique de 0, 1 mole et une augmentation égale de l'ion fluorure. En utilisant l'équation d'Henderson-Hasselbalch, le pH de la solution est de 3, 50, ce qui est légèrement supérieur à la valeur initiale du pH de 3, 46 en raison de l'ajout d'hydroxyde sodium.

Un tampon peut empêcher une chute ou une augmentation soudaine du pH d'une solution après l'ajout d'un acide fort ou d'une base forte jusqu'à son pouvoir tampon ; toutefois, l'ajout d'un acide fort ou d'une base forte entraîne un léger changement du pH de la solution. Le petit changement de pH peut être calculé en déterminant la variation de la concentration des constituants du tampon qui en résulte, c'est-à-dire un acide faible et sa base conjuguée ou vice versa. Les concentrations obtenues à l’aide de ces calculs stœchiométriques peuvent être utilisées pour déterminer le pH final de la solution à l’aide de l’équation de Henderson-Hasselbalch ou d’un tableau ICE.

Par exemple, une solution tamponnée contient 0,65 mol d'acide formique et de formiate de sodium. Comme la concentration de l’acide faible et de sa base conjuguée est la même ici, le pH de la solution est égal au pK_a de l’acide faible, qui est de 3,74 dans ce cas. Si 0,05 mol de HNO₃ est ajouté à cette solution, les variations de la concentration de l'acide formique et du formiate de sodium qui s'ensuivent peuvent être déterminées par des calculs stœchiométriques comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

	H⁺ (aq)	HCOO⁻ (aq)	HCOOH (aq)
Avant ajout (M)	~0,00 mol	0,65 mol	0,65 mol
Ajout (M)	0,050 mol	-	-
Après ajout (M)	~0,00 mol	0,60 mol	0,70 mol

Le pH final de la solution peut ensuite être déterminé en insérant les concentrations modifiées d’acide formique et de formiate de sodium dans l’équation de Henderson-Hasselbalch.

Eq1

Ainsi, l'addition de 0,05 mol de HNO₃ réduit le pH de la solution de 3,74 à 3,67.

De même, si 0,10 mol de NaOH est ajouté dans la même solution, les variations de la concentration de l'acide formique et du formiate de sodium qui s'ensuivent peuvent être déterminées par des calculs stœchiométriques comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

	OH⁻ (aq)	HCOOH (aq)	HCOO⁻ (aq)	H₂O (l)
Avant ajout (M)	~0,00 mol	0,65 mol	0,65 mol	-&¬#173;
Ajout (M)	0,10 mol	-	-	¬-
Après ajout (M)	~0,00 mol	0,55 mol	0,75 mol	¬-

On peut ensuite déterminer le pH final de la solution en insérant les concentrations modifiées d'acide formique et de formiate de sodium dans l'équation de Henderson-Hasselbalch.

Eq2

Ainsi, l'addition de 0,10 mol de NaOH augmente le pH de la solution de 3,74 à 3,87.

Tags

PLAYLIST