Échelle de teinte du bleu de bromothymol, un autre indicateur coloré
On présente ci-dessous plusieurs solutions de bleu de bromothymol (pKA=7,1) pour des pH allant approximativement de 2 à 11, avec un écart de pH relativement constant.
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.
3. À l’aide du doc. 2, déterminer la zone de 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 pH≪pKA et pH≫pKA.
5. Proposer un intervalle de valeurs possibles pour le pKA du bleu de bromothymol. Comparer avec le pKA.
6. Expliquer pourquoi certaines solutions de bleu de bromothymol sont vertes.
Doc. 3
Protocole
Préparer des solutions Si de pH différents :
prélever 20,0 mL de la solution de Britton-Robinson à l’aide d’une pipette jaugée ;
ajouter à l’aide d’une burette graduée le volume Vi de solution de soude comme indiqué dans le doc. 6 ;
prélever 10,0 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 1,0 mL de solution de vert de bromocrésol.
Mesurer et noter le pH de chaque solution Si.
Mesurer l’absorbance de chaque solution à la longueur d’onde λ=620 nm.
Doc. 4
Matériel nécessaire
Spectrophotomètre ou colorimètre
pH-mètre étalonné
Trois pipettes jaugées de 20,0, 10,0 et 1,00 mL
Seize petits béchers identiques de 50 mL
Deux burettes graduées
Eau distillée
Solution de Britton-Robinson (mélange de plusieurs acides)
Soude de concentration c1=1,00×10−1 mol⋅L-1
Solution de vert de bromocrésol de concentration c2=2,86×10−4 mol⋅L-1
Doc. 5
Constante d’acidité
Un couple acide-base est caractérisé par une constante
sans unité appelée constante d’acidité :
KA=[AH]eq⋅c∘[H3O+]eq⋅[A−]eq
Le pKA est défini par pKA=−log(KA) et KA=10−pKA. Le pKA d’un couple acide-base est égal au pH de la solution aqueuse contenant les deux espèces conjuguées à des concentrations égales.
Doc. 6
Volumes de soude à ajouter
Si
1
2
3
4
5
6
7
8
Vi(mL)
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Si
9
10
11
12
13
14
15
16
Vi(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=2,6×10−5 mol⋅L-1.
8. À la longueur d’onde λ=620 nm, seule la forme basique absorbe le rayonnement.
Donner la relation entre [Ind−]i et l’absorbance Ai pour les différentes solutions.
9. En considérant qu’à pH élevé, seule la forme basique du vert de bromocrésol est présente, préciser la valeur de [HInd]16 pour la solution S16. Exprimer la concentration c en fonction de l’absorbance Amax à ce 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−]=c⋅AmaxA et [HInd]=c−c⋅AmaxA avec Amax l’absorbance maximale mesurée.
11. Tracer sur le même graphique les courbes représentant les concentrations [Ind−] et [HInd] en fonction du pH.
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12. Déterminer le pKA du couple du vert de bromocrésol et le comparer avec la valeur théorique.
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 et en marquant les espèces prédominantes du couple acide-base de part et d’autre de la valeur du pKA, ce qui s’appelle un diagramme de prédominance. Tracer le diagramme de prédominance du vert de bromocrésol.
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