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Diagrammes de distribution et de prédominance

Objectifs

• Représenter et exploiter les diagrammes de prédominance et de distribution.

Doc. 1

Diagramme de distribution

Le diagramme de distribution d’un couple acide-base montre la répartition des deux formes acide et basique d’un couple acide-base en fonction du $\text{pH}$.

Pour $\text{pH} = \text pK_\text{A}$, les deux formes sont en quantités égales.

Doc. 2

Constante d’acidité et $\text{pH}$

Un couple acide-base $\text{AH(aq)/A}^-\text{(aq)}$ est caractérisé par sa constante d’acidité $K_\text{A}$, grandeur sans unité, définie par :

$K_{\mathrm{A}}=\dfrac{\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{eq}} \cdot\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}} \cdot c^{\circ}}$
Le $\text{p}K_\text{A}$ est défini par : $\text{p}K_\text{A} = -\text{log}(K_\text{A})$

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
pK_A = 
K_A =
pH = np.linspace(0,14,100)
acide = 
base =
plt.plot(pH, acide, 'r', label = '% de AH')
plt.plot(pH, base, 'b', label = '% de A-')
plt.xlabel('pH')
plt.ylabel('Proportion')
plt.legend()
plt.title('Diagramme de distribution de l\'acide ethanoique')
plt.grid()
plt.show()

✔ REA/MATH : Utiliser un langage de programmation

✔ COM : Rédiger un compte-rendu scientifiquement rigoureux

1. Exprimer la concentration totale $c$ en acide éthanoïque/ion éthanoate en fonction de la concentration de la forme acide $\text{[AH]}$ et de la forme basique $[\text{A}^-]$ dont le $\text{p}K_\text{A}$ vaut $4{,}8$.


2. Exprimer la concentration $\text{[AH]}_\text{eq}$ en fonction de la constante d’acidité $K_\text{A}$ du couple, de $c$ et du $\text{pH}$. Faire de même avec la concentration de la forme basique $[\text{A}^-]_\text{eq}$.


Pour pouvoir tracer un diagramme de distribution, il faut connaître le pourcentage de la forme acide et de la forme basique pour chaque valeur de $\text{pH}$.

3. Exprimer la proportion de la forme acide $\alpha$ et la proportion de la forme basique $\beta$ en fonction de $K_\text{A}$, $c$ et du $\text{pH}$.


4. Compléter les lignes 3, 4, 7 et 8 à l’aide des expressions trouvées à la question précédente et lancer le programme.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
pK_A =
K_A =

pH = np.linspace(0, 14, 100)
acide =
base =

plt.plot(pH, acide, 'r', label = '% de AH')
plt.plot(pH, base, 'b', label = '% de A-')
plt.xlabel('pH')
plt.ylabel('Proportion')
plt.legend()
plt.title('Diagramme de distribution de l\'acide ethanoique')
plt.grid()
plt.show()

5. Préciser la composition du système si $\mathrm{pH} \ll \mathrm{p} K_{\mathrm{A}}, \mathrm{pH}=\mathrm{p} K_{\mathrm{A}}$ et $\mathrm{pH} \gg \mathrm{p}K_{\mathrm{A}}$.

Un diagramme de prédominance est composé d’un axe de $\text{pH}$ sur lequel on place les zones dans lesquelles chaque forme d’un couple prédomine. À l’aide des questions précédentes, tracer le diagramme de prédominance de l’acide éthanoïque.