Exercice I. Les couleurs du bleu de bromothymol 6,5pts

National 2008 EXERCICE I LES COULEURS DU BLEU DE BROMOTHYMOL (6,5 points)
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1. Titrage acido-basique avec le bleu de bromothymol. 1.1. HO-(aq) + H3O+(aq) = 2 H2O([pic]) 1.2. H2O([pic]) / HO- (aq)
H3O+(aq) / H2O([pic]) 1.3. À l'équivalence, il y a changement de réactif limitant. 1.4. À l'équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions
st?chiométriques, ainsi la quantité d'acide versé est égale à la quantité
de soude présente initialement :
n(HO-(aq))ini = n(H3O+(aq))versée soit cB.VS = cA.VE
cB = [pic]
cB =[pic] = 1,23(10-1 mol.L-1
2. Questions autour du couple acido-basique du bleu de bromothymol. 2.1. HIn(aq) + H2O([pic]) = In-(aq) + H3O+(aq) 2.2. La constante d'acidité est la constante d'équilibre de la réaction
entre l'acide et l'eau : KA = Qr, éq
KA = [pic]
3. Détermination du pKA du bleu de bromothymol 3.1.1. Par lecture graphique, sur la figure 1, on obtient une absorbance
maximale pour une longueur d'onde ( = 610 nm. 3.1.2. La figure 2, permet de dire que la couleur de la lumière absorbée
correspondante est orangée. 3.1.3. La couleur diamétralement opposée, sur la figure 2, est le bleu. La
forme basique du BBT est donc bleue en solution aqueuse. 3.2. D'après la figure 1, il faut se placer au maximum d'absorption pour In-
, soit (0 = 610 nm. On peut alors remarquer que l'absorbance de HIn est
quasiment nulle. 3.3.1. nBBT = c0.V0 nBBT = 3,0×10-4×1,0×10-3 = 3,0(10-7 mol
3.3.2. c = [pic] c = [pic] = 2,7(10-5 mol.L-1
3.3.3. A = AHin + [pic] Or à la question 3.2. on a vu que
l'absorbance de la forme acide AHIn est quasiment nulle à cette longueur
d'onde, donc A = [pic].
3.3.4. c = [In-(aq)]éq + [HIn(aq)]éq
Comme, dans la solution S13, la concentration effective en HIn est
négligeable devant celle en In-, il vient
c = [In-(aq)]éq
c est la valeur maximale de [In-(aq)]éq, donc c = [In-(aq)]max
Amax = k.[In-(aq)]max
Amax = k.c
3.3.5. Amax = k.c donc k = [pic]
Or A = k.[In-(aq)]éq soit A = [pic].[In-(aq)]éq
finalement [pic] 3.4.1. D'après la courbe de la figure 3, [HIn] = [In-] pour pH = 7,2
KA = [pic]
pKA = -log KA = -log [pic] log a.b = log a + log b
pKA = -log [pic] - log [pic] = pH - log[pic]
pH = pKA + log[pic]
Si [HIn(aq)]éq = [In-(aq)]éq alors pH = pKA pKA = 7,2 3.4.2.
3.4.3. On obtient une superposition de bleu et de jaune, soit du vert. 4. Utilisation du bleu de bromothymol pour le titrage de la partie 1 4.1. Avant l'équivalence, le milieu est basique en raison de la présence
des anions hydroxyde HO- , la solution est colorée en bleu. À l'équivalence le pH est de 7,0, la solution change de couleur et devient
verte. 4.2. La zone de virage du bleu de bromothymol contient le pH à
l'équivalence. On peut donc affirmer que le bleu de bromothymol convient
pour le titrage.
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pH 7,2 In-(aq) HIn(aq) pKA -1
= 6,2 pKA +1
= 8,2 Jaune Bleu