Avancement final d’une reaction

Nous constatons que, lorsque la concentration en ion oxonium H3O+ augmente, le pH diminue :

2 Mesure du pH

Le pH peut-être mesuré de différentes manières :

- le papier pH imprégné d’un mélange d’indicateurs colorés qui changent de couleur en fonction du pH (moyennement précis)

- le pH-mètre constitué d’une sonde, constituée de deux électrodes, reliée à un voltmètre graduée en unité de pH. Un pH-mètre doit toujours être étalonné avant la mesure (les mesures dépendent de la température et de l’état des électrodes), on utilise des solutions étalons dont le pH est parfaitement connu. La sonde doit être rincée à l’eau distillée avant chaque mesure. On la place dans la solution, on agite légèrement et on attend la stabilisation de l’affichage. La précision de la mesure dépasse rarement 0,1 unité de pH.

Avancement final et avancement maximal

1 Réaction d’un acide sur l’eau et avancement maximal

On ajoute une petite quantité (comme cela on peut considérer que la quantité de matière en eau est constante) d’acide pur à de l’eau. On forme une solution de l’acide qui est donc le soluté, l’eau étant le solvant (constituant extra-majoritaire).

Le tableau d’avancement est donc le suivant :

| |HA + H2O ---- > A- + H3O+ |

|Etat initial |x = 0 |n(AH)i |excès |0 |0 |

|Etat intermédiaire |x |n(AH)i - x |excès |x |x |

|Etat maximal |xmax |0 |excès |xmax = n(AH)i |xmax = n(AH)i |

On constate que :

- l’avancement de réaction est toujours égal à la quantité de matière en ions oxonium,

x = n(H3O+) = V. (H3O+(. C’est également la quantité de matière d’acide AH ayant réagi.

- l’avancement maximal est égal à la quantité de matière initiale d’acide xmax = V. C(AH)i

- la concentration maximale en ions oxonium est donnée par [H3O+] = n(AH)i/V.

Nous avons observé en TP que pour l’acide chlorhydrique l’avancement final est égal à l’avancement maximal et donc :

n(H3O+) = n(AH)i donc

Donc pH = - log [H3O+] = - log [AH]i = - log Ci

2 Certaines réactions chimiques ont lieu dans les deux sens

On prépare deux béchers A et B avec la même quantité d’acide éthanoïque, on mesure le

pH = 3,4.

CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+

Dans le bécher A on ajoute deux gouttes d’acide éthanoïque pur, après agitation le pH vaut 3,0 il a diminué. Donc la concentration en ions oxonium a augmenté, comme le volume est quasi-constant on peut dire que la quantité d’ions oxonium a augmenté.

La réaction a donc évolué dans le sens direct de la réaction.

Dans le bécher B on ajoute quelques cristaux d’éthanoate de sodium, après dissolution et agitation le pH vaut 4,2 il a augmenté. Donc la quantité d’ions oxonium a diminué.

La réaction a donc évolué dans le sens inverse de la réaction.

L’équilibre atteint peut donc évoluer dans les deux sens.

On en déduit que lorsqu'une transformation chimique n'est pas totale, la réaction qui lui est associée peut s'effectuer dans les deux sens.

Une telle réaction est appelée réaction réversible.

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