Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 7
Activité 2 - Activité d'exploration

Diagrammes de distribution et de prédominance

14 professeurs ont participé à cette page
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Objectif : Représenter et exploiter les diagrammes de prédominance et de distribution.
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Problématique de l'activité
Pour étudier un couple acide-base, il peut être utile de savoir sous quelle forme ce couple est présent en solution à un \text{pH} donné. On s'intéresse ici au couple acide éthanoïque/ion éthanoate notés \text{AH/A}^-.
Comment tracer le diagramme de distribution d'un couple acide-base ?
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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}.

Diagramme de distribution
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Pour \text{pH} = \text pK_\text{A}, les deux formes sont en quantités égales.
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Doc. 2
onstante 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}}

K_\text{A} : constante d'acidité
\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{eq}} : concentration en ion oxonium (mol⋅L-1)
\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}} : concentration de la forme basique (mol⋅L-1)
[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}} : concentration de la forme acide (mol⋅L-1)
c^{\circ} : concentration standard égale à c^{\circ} = 1 mol⋅L-1

Le \text{p}K_\text{A} est défini par : \text{p}K_\text{A} = -\text{log}(K_\text{A})
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Supplément numérique

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()

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Questions
Compétence(s)
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}}.
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Synthèse de l'activité
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.

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