Exercice résolu : comparaison de la force d'acides - accesmad

Exercice résolu : comparaison de la force d'acides On considère trois solutions aqueuses de même pH =2,7.
La première est une solution d'acide monochloroéthanoïque de concentration
5 10-3 mol/L, la seconde une solution d'acide éthanoïque de concentration
0,25 mol/L et la troisième une solution d'acide chlorhydrique de
concentration 2 10-3 mol/L.
1. Ecrire les formules semi-développées de l'acide monochloroéthanoïque
et de l'acide éthanoïque.
2. Calculer la concentration molaire volumique des ions H3O+ dans chacune
des trois solutions acides.
3. A partir des résultats précédents et en justifiant votre réponse,
classer par force croissante ces trois acides.
4. Calculer le pKa du couple correspondant à l'acide
monochloroéthanoïque.
5. Le pKa du couple correspondant à l'acide éthanoïque a pour valeur 4,8.
- Le classement effectué en 3/ est -il en accord avec les valeurs des
pKa des couples acide/base ? Justifier la réponse.
6. - Donner la formule développée de l'acide monochloroéthanoïque et
préciser l'influence de la présence de l'atome de chlore dans la
molécule sur les propriétés acides de cette molécule.
corrigé
[pic]
1-Cl-CH2-COOH acide monochloroéthanoïque
CH3-COOH acide éthanoïque
2-[H3O+]= 10-pH = 10-2,7 = 2 10-3 mol/L
3-les trois solutions ayant le même pH, la concentration en ion oxonium est
la même dans les trois solutions.
l'acide chlorhydrique est un acide fort pour lequel pH= -log C.
pour les deux autres solutions ( solutions d'acide faibles), on cherche le
pourcentage de molécules dissociées
solution d'acide éthanoïque : 2 10-3/ 0,25 = 8 10-3 ou 0,8%
solution d'acide monochloroéthanoïque : 2 10-3/ 5 10-3 = 0,4 ou 40%
plus il y a de molécules dissociées en ion oxonium , plus l'acide faible
est fort.
l'acide de la première solution est plus fort que l'acide de la seconde
solution 4-pH= pKa + log [ClCH2COO-] / [Cl-CH2-COOH]
pKa = 2,7 - log [ClCH2COO-] / [Cl-CH2-COOH]
[ClCH2COO-] = [H3O+] = 2 10-3 mol/L
conservation de l'élément chlore :
[ClCH2COO-] + [Cl-CH2-COOH] = 5 10-3 mol/L
[Cl-CH2-COOH] = 3 10-3 mol/L
pKa = 2,7 - log 2/3 = 2,88. à comparer à 4.8 pour l'acide éthanoïque.
5-le classement ci-dessus est en accord avec les pKa.
En effet l'acide faible le plus fort est celui dont le pKA du couple est le
plus faible. L'acide monochloroacétique ayant un pKA plus petit que
l'acide éthanoïque est plus fort que ce dernier.
[pic]
6-L'atome de chlore par effet inducteur déplace vers lui les électrons des
doublets de liaisons et en conséquence l'atome d'hydrogène du groupe -COOH
est plus mobile. L'acide monochloroéthanoïque cède plus facilement son
proton que l'acide éthanoïque, il est donc plus fort que l'acide
éthanoïque.