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Ionisation des électrolytes faibles

LycéeChimieBilan de charge idéal d’un acide ou d’une base monoprotique, tenant compte de l’eau, de la dilution et d’un acide ou d’une base forte apportant un ion commun, à 25 °C

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À propos de cette expérience

Diluez un électrolyte faible, ajoutez un ion commun et comparez le pH, la fraction ionisée et la conductivité estimée. L’équilibre d’ionisation est résolu à partir du bilan de matière et de charge, et non à l’aide d’une approximation par racine carrée.

Objectifs pédagogiques

  • Distinguez la concentration du degré d’ionisation.
  • Prévoyez les effets de la dilution et de l’ion commun pour les acides et les bases.
  • Reliez les populations ioniques à une estimation illustrative de la conductivité.

Comment l’utiliser

  1. 1Notez le pH initial et la fraction ionisée de l’acide faible.
  2. 2Ajoutez de l’eau et comparez la fraction ionisée à la concentration analytique, qui diminue.
  3. 3Réinitialisez et ajoutez du HCl ; observez comment un ion hydrogène commun inhibe l’ionisation de l’acide.
  4. 4Passez à une base faible et répétez l’expérience en utilisant NaOH comme réactif apportant l’ion commun.

Le modèle

Pour un acide faible, la fraction d’anions dissociés découle de ce bilan de matière.
Il s’agit du bilan des charges du côté acide avec ajout de HCl ; le calcul du côté basique inclut son acide conjugué positif et le sodium.
Les conductivités ioniques limites fournissent une estimation pour les solutions diluées.

Hypothèses

  • L’autoprotolyse de l’eau est fixée à Kw = 10 puissance moins quatorze à 25 °C. Les effets de l’activité et de la force ionique sont omis.
  • L’échantillon commence à 100 mL. Le volume du diluant et celui des réactifs forts à 0,1 M s’ajoutent au volume total ; les ions communs sont ajoutés sous forme de HCl ou de NaOH, et non de sel conjugué.
  • Les coefficients de conductivité approximent ceux de l’acétate, de l’ammonium et des ions spectateurs communs. Modifier le pK crée un analogue illustratif, et non une nouvelle substance mesurée.
  • La couleur du compteur est une superposition d’indicateur virtuel. Les couleurs des particules représentent des fractions caractéristiques, et non les trajectoires individuelles des électrons ou des molécules.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi la fraction ionisée peut-elle augmenter alors que la concentration en ions diminue lors d’une dilution ?
  2. Q2Pourquoi un acide fort courant réduit-il la fraction d’anions de l’acide faible alors même que la conductivité totale augmente ?

Foire aux questions

Utilise-t-on toujours la formule d’ionisation avec une racine carrée ?

Non. L’équation complète d’électroneutralité inclut l’eau et l’électrolyte fort ; elle reste donc utilisable lorsque l’approximation habituelle de faible ionisation ne s’applique plus.

L’ajout d’eau change-t-il le nombre d’unités formulaires de l’électrolyte faible ?

Non. Il modifie le volume total et la répartition à l’équilibre, tandis que la quantité analytique d’électrolyte faible reste fixe.