16.7 : Calculs de titrage : acide faible - base forte

Le pH à différents stades d'un titrage acide faible ou basique est calculé selon différentes méthodes à différents moments du titrage. Si un acide ou une base faible est le principal déterminant du pH, le Ka ou Kb et une table ICE, ou l'équation de Henderson-Hasselbalch sont utilisées. En cas de présence d'acide ou d'une base forte après la réaction de neutralisation, la concentration de l'hydronium ou des ions hydroxyde restant est utilisé pour calculer le pH.

Le pH initial de 50 millilitres d'une solution d'acide acétique de 0, 10 molaire est de 2, 87 et est calculée en utilisant le Ka et une table ICE, car l'acide acétique est le principal contributeur. Si cette solution contenant 0, 0050 mole d'acétate est titrée avec de l'hydroxyde de sodium de 0, 10 molaire, les ions hydroxyde réagissent avec l'acide acétique pour produire de l'acétate, résultant en un tampon. Par conséquent, lorsque 10 millilitres d'hydroxyde de sodium contenant 0, 0010 mole d'ions hydroxyde est mélangé, il se forme 0, 0010 mole d'acétate, et 0, 0040 mole d'acide acétique restent.

Le pH du tampon peut être calculé en substituant ces valeurs à l'équation de Henderson-Hasselbalch et est égale à 4.14. Lorsque 25 millilitres d'hydroxyde de sodium sont ajoutés, la moitié des moles initiales d'acide acétique sont convertis en acétate. À ce stade, le pH est égal au pKa, car la quantité d'acide acétique et d'ion acétate est égale.

L'ajout supplémentaire d'hydroxyde de sodium jusqu'à 50 millilitres convertit toutes les molécules d'acide acétique en acétate, et le point d'équivalence est atteint. Les ions acétate étant basiques, le point d'équivalence se situe dans la région de base. La concentration de l'ion acétate est calculée en divisant le nombre de moles par le volume total de la solution.

Le pH est déterminé en utilisant le Kb pour les ions acétate et une table ICE car l'ion acétate est le principal contributeur au pH au point d'équivalence. Le Kb de l'acétate est calculé en utilisant la formule Kw est égale à Ka fois Kb et est égal à 5, 6 10⁻¹⁰. En substituant les concentrations d'équilibre dans l'expression de Kb donne la concentration d'hydroxyde, 5, 3 10⁻⁶ molaire.

Le pOH et le pH de la solution sont respectivement de 5, 28 et 8, 72. L'ajout supplémentaire d'hydroxyde de sodium dans la solution donne un mélange d'ions acétate et l'hydroxyde de sodium. Cependant, la concentration finale d'hydroxyde de sodium détermine le pH de la solution, car c'est une base plus forte que l'acétate.

Par conséquent, si 70 millilitres d'hydroxyde de sodium sont ajoutés dans la solution, la concentration finale des ions hydroxyde peuvent être calculés en soustrayant les moles totales d'acide acétique, 0, 0050 mole, sur le total des moles d'ions hydroxyde ajoutés, 0, 0070 mole, et en le divisant par le volume total de la solution, 120 millilitres ou 0, 12 litre. Comme la concentration en ions hydroxyde est de 0, 017 molaire, le pOH et le pH de la solution sont respectivement calculés à 1, 78 et 12, 22.