Determination du pKa du couple acide éthanoique/ion éthanoate :

On mesure le pH de solutions contenant ces deux espèces chimiques. On donne :

- une solution S₁ d'éthanoate de sodium, de concentration molaire volumique C₁ = 0,1 mol.L^-1,

- une solution S₂ d'acide éthanoique, de concentration molaire volumique C₂ = 0,1 mol.L^-1

On dispose du matériel suivant : verrerie : 1 bécher de 50 mL, 1 bécher de 100 mL, 1 pipette jaugée de 10 mL, 1 pipette jaugée de 20 mL ,1 burette de 50 mL, graduée en mL,

un pH-mètre préalablement étalonné, un agitateur magnétique, un support de burette.

1)Frabication des mélanges :

Le tableau 1 ci-dessous indique quels mélanges on devra préparer :

mélange	M1	M2	M3	M4	M5
volume V1 (mL) de S1	4	10	20	30	40
volume V2 (mL) de S2	40	40	40	40	40

Dans un même bécher, on veut obtenir successivement les différents mélanges du tableau 1. Lorsque l'un des mélanges est réalisé, on mesure son pH et on fabrique le mélange suivant. On souhaite utiliser le moins possible de solution et réduire les opérations de prélèvement. Expliquer comment procéder en précisant le choix de la verrerie utilisée.

2)Les mesures du pH :

On admettra que les proportions de S₁ et S₂ sont telles que pour chaque mélange :

[CH₃COO ^-] / [CH₃COOH] = V₁/V₂.

Avec le pH-mètre on effectue les mesures de pH pour les mélanges du tableau 1 et pour quatre autres mélanges supplémentaires M₆ , M₇ , M₈, M₉. Compléter le tableau 2 :

mélange	M1	M2	M3	M4	M5	M6	M7	M8	M9
volume V1 (mL) de S1	4	10	20	30	40	40	40	40	40
volume V2 (mL) de S2	40	40	40	40	40	30	20	10	4
pH	3,6	4	4,3	4,5	4,6	4,7	4,9	5,2	5,6
V1/V2.
log(V1/V2)

- Tracer la courbe représentant : pH = f( log (V₁/V₂) ) , soit pH = f ( log [CH₃COO ^-] / [CH₃COOH] )

échelles : en abscisses : 10 cm pour 1 ; en ordonnées : 2 cm pour 1

3) Exploitation des résultats :

- Quelle est l'allure de la courbe tracée ?

- En déduire la relation entre pH et log [CH₃COO ^-] / [CH₃COOH]

- Ecrire l'équation-bilan représentant la réaction de l'acide éthanoique avec l'eau

- Donner la relation définissant la constante d'acidité Ka du couple CH₃COOH / CH₃COO ^- .

- En déduire la relation entre le pH d'une solution contenant à la fois l'acide éthanoique et des ions éthanoate et le pKa du couple.

- Déduire des questions précédentes la valeur approchée du pka du couple CH₃COOH / CH₃COO ^-que ces mesures permettent d'obtenir.