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Un acide faible avec une constante de dissociation de 1,54 fois 10 puissance cinq moles par litre est dissocié de 1,26 pour cent. Quelle est la concentration des ions H plus ? Donne ta réponse à deux décimales près.
Un acide faible, représenté dans cette équation générique par HA, est un acide qui ne se dissocie que partiellement dans une solution aqueuse pour produire des ions H+ et A-. La force de l’acide peut être quantifiée par sa constante d’acidité. La constante d’acidité est la constante d’équilibre de la dissociation d’un acide dans l’eau. Elle peut être calculée en divisant les concentrations à l’équilibre de H+ et de A- par la concentration à l’équilibre de l’acide. À mesure que la force de l’acide augmente, un plus grand nombre de molécules d’acide se dissocient en ions H+ et A-, et la constante d’équilibre augmente.
Dans cette question, on nous donne la constante de dissociation de l’acide faible. On nous dit également quel pourcentage de l’acide se dissocie. Cette valeur est le degré de dissociation. Le degré de dissociation et la constante d’acidité peuvent être liés en utilisant la loi de dilution d’Ostwald. La loi de dilution d’Ostwald stipule que la constante de dissociation de l’acide est égale au degré de dissociation au carré divisé par un moins le degré de dissociation, le tout multiplié par la concentration initiale de l’acide.
Pour les acides faibles, où seul un très petit pourcentage des molécules d’acide se dissocie, un moins le degré de dissociation peut être approximé à un. Ainsi, la loi de dilution d’Ostwald peut être approximée en 𝐾 𝑎 égale 𝛼 fois 𝑐 zéro. Puisqu’on nous a donné la constante de dissociation de l’acide et le degré de dissociation, nous pouvons utiliser la loi de dilution d’Ostwald pour calculer la concentration initiale de l’acide faible. On nous a donné le degré de dissociation en pourcentage, mais avant de pouvoir le remplacer dans l’équation, le pourcentage doit être exprimé sous sa forme décimale en divisant par 100 pour cent.
Maintenant, nous pouvons substituer 𝐾 𝑎 et 𝛼 dans la loi de dilution d’Ostwald. Le degré de dissociation au carré est de 1,5876 fois 10 puissance moins quatre. En réarrangeant pour résoudre 𝑐 zéro, nous constatons que la concentration initiale de l’acide est de 0,0970 mole par litre. Pour répondre à la question, nous devons trouver la concentration en ions H+ à l’équilibre. Une mole d’acide produit une mole d’ions H+ et une mole d’ions A moins. Cela signifie que les concentrations de H+ et A- dans la solution sont égales. Ainsi, nous pouvons réécrire l’expression de 𝐾 𝑎 ainsi, 𝐾 𝑎 égale concentration de H+ fois concentration de H+ divisée par concentration de HA. Cela peut être encore plus simplifié, 𝐾 𝑎 égale à la concentration de H+ au carré divisée par la concentration de HA.
Nous avons déjà calculé la concentration initiale de l’acide, mais qu’en est-il de la concentration à l’équilibre ? Pour un acide faible comme celui-ci, où seul un petit pourcentage des molécules se dissocient, on peut dire que la concentration initiale de l’acide est approximativement égale à la concentration à l’équilibre de l’acide.
En gardant cela en tête, nous pouvons remplacer la constante de dissociation et la concentration de l’acide dans l’équation. En multipliant les deux côtés de l’équation par la concentration de l’acide, on obtient 1,4938 fois 10 puissance moins six moles au carré par litre au carré est égale à la concentration des ions H+ au carré. En prenant la racine carrée des deux côtés de l’équation, on trouve la concentration des ions H+, qui est de 1,2222 fois 10 puissance moins trois mole par litre. En arrondissant notre réponse à deux décimales, nous avons déterminé que la concentration en H+ est de 1,22 fois 10 puissance moins trois mole par litre.
