Chargement de l'audio en cours
Plus

Plus

Acidité du vert de bromocrésol
P.178-179

Mode édition
Ajouter

Ajouter

Terminer

Terminer

ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE
120 minutes

3
Acidité du vert de bromocrésol




Le vert de bromocrésol est un indicateur coloré de pH\text{pH}. Lorsqu’il est en solution, sa couleur varie en fonction du pH\text{pH}.

➜ Comment déterminer la constante d’acidité du vert de bromocrésol ?


Objectifs

  • Exploiter les relations entre KAK_\text{A}, KeK_\text{e}, τ\tau et pH\text{pH}.
  • Justifier le choix d’un indicateur coloré lors d’un titrage.


Doc. 1
Couleurs du vert de bromocrésol

Les spectres des formes acide et basique du vert de bromocrésol sont obtenus à l’aide d’un spectrophotomètre.

Couleurs du vert de bromocrésol

Données

  • Formule brute du vert de bromocrésol : C21H14Br4O5S\mathrm{C}_{21} \mathrm{H}_{14} \mathrm{Br}_{4} \mathrm{O}_{5} \mathrm{S}
  • Formule semi-développée du vert de bromocrésol :

    Formule semi-développée du vert de bromocrésol

  • Couple acide-base noté HInd/Ind\textbf{HInd/Ind}^- : C21H14Br4O5S/C21H13Br4O5S\mathrm{C}_{21} \mathrm{H}_{14} \mathrm{Br}_{4} \mathrm{O}_{5} \mathrm{S} / \mathrm{C}_{21} \mathrm{H}_{13} \mathrm{Br}_{4} \mathrm{O}_{5} \mathrm{S}^{-}
  • pKA\textbf{p} \boldsymbol{K}_\textbf{A} du vert de bromocrésol : pKA=4,9\text p K_\text{A}=4{,}9
  • Concentration standard : c=1,0c^{\circ}=1{,}0 mol⋅L-1

Doc. 2
Échelle de teinte du bleu de bromothymol, un autre indicateur coloré

On présente ci-dessous plusieurs solutions de bleu de bromothymol (pKA=7,1\text{p}K_\text{A} = 7{,}1) pour des pH\text{pH} allant approximativement de 22 à 1111, avec un écart de pH\text{pH} relativement constant.

Échelle de teinte du bleu de bromothymol, un autre indicateur coloré

Compétences

APP : Extraire l’information utile

APP : Formuler des hypothèses

VAL : Faire preuve d’esprit critique

Questions

1. Déterminer expérimentalement les couleurs de la forme acide et de la forme basique du vert de bromocrésol. Justifier à l’aide du doc. 1 et du cercle chromatique. ➜ Rabat de fin.


2. Justifier que le vert de bromocrésol est un indicateur coloré de pH\text{pH}.


3. À l’aide du doc. 2, déterminer la zone de pH\text{pH} où le changement de couleur apparaît pour le bleu de bromothymol.


4. D’après les couleurs des béchers, préciser les espèces prédominantes pour tout pHpKA\text{pH}\ll\text{p}K_\text{A} et pHpKA\text{pH} \gg\text{p}K_\text{A}.


5. Proposer un intervalle de valeurs possibles pour le pKA\text{p}K_\text{A} du bleu de bromothymol. Comparer avec le pKA\text{p}K_\text{A}.


6. Expliquer pourquoi certaines solutions de bleu de bromothymol sont vertes.
Voir les réponses


Doc. 3
Protocole

Préparer des solutions Si\text S_\text{i} de pH\text{pH} différents :
  • prélever 20,020{,}0 mL de la solution de Britton-Robinson à l’aide d’une pipette jaugée ;
  • ajouter à l’aide d’une burette graduée le volume ViV_\text{i} de solution de soude comme indiqué dans le doc. 6 ;
  • prélever 10,010{,}0 mL de cette solution ainsi préparée dans un second bécher et écrire le numéro de la solution sur le bécher ;
  • ajouter à l’aide d’une pipette jaugée 1,01{,}0 mL de solution de vert de bromocrésol.

Mesurer et noter le pH\text{pH} de chaque solution Si\text{S}_\text{i}.
Mesurer l’absorbance de chaque solution à la longueur d’onde λ=620\lambda = 620 nm.

Doc. 4
Matériel nécessaire

  • Spectrophotomètre ou colorimètre
  • pH-mètre étalonné
  • Trois pipettes jaugées de 20,020{,}0, 10,010{,}0 et 1,001{,}00 mL
  • Seize petits béchers identiques de 5050 mL
  • Deux burettes graduées
  • Eau distillée
  • Solution de Britton-Robinson (mélange de plusieurs acides)
  • Soude de concentration c1=1,00×101c_1 = 1{,}00 \times 10^{-1} mol⋅L-1
  • Solution de vert de bromocrésol de concentration c2=2,86×104c_2 = 2{,}86 \times 10^{-4} mol⋅L-1

Doc. 5
Constante d’acidité

Un couple acide-base est caractérisé par une constante sans unité appelée constante d’acidité :

KA=[H3O+]eq[A]eq[AH]eqcK_{\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 pKA\text{p}K_\text{A} est défini par pKA=log(KA)\text{p}K_\text{A} = -\text{log}(K_\text{A}) et KA=10pKAK_\text{A} = 10^{-\text{p}K_\text{A}}. Le pKA\text{p}K_\text{A} d’un couple acide-base est égal au pH\text{pH} de la solution aqueuse contenant les deux espèces conjuguées à des concentrations égales.

Doc. 6
Volumes de soude à ajouter


Si\textbf{S}_\textbf{i} 1 2 3 4 5 6 7 8
Vi\bm V_\textbf{i} (mL) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Si\textbf{S}_\textbf{i} 9 10 11 12 13 14 15 16
Vi\bm V_\textbf{i} (mL) 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,5 10,0

Compétences

REA : Mettre en œuvre un protocole

REA : Effectuer des mesures avec des capteurs

APP : Faire des prévisions à l’aide d’un modèle

REA : Respecter les règles de sécurité

VAL : Exploiter un ensemble de mesures

VAL : Analyser des résultats

Questions

7. Montrer que la concentration en vert de bromocrésol apporté dans chaque bécher est égale à c=2,6×105c = 2{,}6 \times 10^{-5} mol⋅L-1.


8. À la longueur d’onde λ=620\lambda = 620 nm, seule la forme basique absorbe le rayonnement.
Donner la relation entre [Ind]i\text{[Ind}^-]_\text{i} et l’absorbance AiA_\text{i} pour les différentes solutions.


9. En considérant qu’à pH\text{pH} élevé, seule la forme basique du vert de bromocrésol est présente, préciser la valeur de [HInd]16\text{[HInd]}_{16} pour la solution S16\text{S}_{16}. Exprimer la concentration cc en fonction de l’absorbance AmaxA_\text{max} à ce pH\text{pH}.


10. À l’aide des questions précédentes, établir que les concentrations de la forme basique et de la forme acide peuvent s’exprimer à l’aide des relations [Ind]=cAAmax\left[\text{Ind}^{-}\right]=c \cdot \dfrac{A}{A_{\max }} et [HInd]=ccAAmax[\mathrm{HInd}]=c-c \cdot \dfrac{A}{A_{\max }} avec AmaxA_\text{max} l’absorbance maximale mesurée.


11. Tracer sur le même graphique les courbes représentant les concentrations [Ind][\text{Ind}^-] et [HInd]\text{[HInd]} en fonction du pH\text{pH}.

Lancer le module Geogebra
Vous devez vous connecter sur GeoGebra afin de sauvegarder votre travail

12. Déterminer le pKA\text{p}K_\text{A} du couple du vert de bromocrésol et le comparer avec la valeur théorique.
Voir les réponses

Synthèse de l'activité

Le graphique tracé en question 11. est appelé diagramme de distribution. On peut le simplifier en traçant un axe horizontal pour le pH\text{pH} et en marquant les espèces prédominantes du couple acide-base de part et d’autre de la valeur du pKA\text{p}K_\text{A}, ce qui s’appelle un diagramme de prédominance. Tracer le diagramme de prédominance du vert de bromocrésol.

Couleurs
Formes
Dessinez ici
Voir les réponses
Utilisation des cookies
En poursuivant votre navigation sans modifier vos paramètres, vous acceptez l'utilisation des cookies permettant le bon fonctionnement du service.
Pour plus d’informations, cliquez ici.