Je souhaiterais avoir des éclaircissements sur le corrigé d’un exercice du manuel Sirius Terminale S : l’exercice 32 page 362 : " Indicateur coloré à utiliser avec modération".
Je résume : On dispose d’une solution S1 d’acide chloroéthanoïque et d’une solution S2 de sa base conjuguée B- . On prépare 4 tubes à essais. Mais, je ne retiens que les tubes à essais n°2 et n°4, dans lesquels on a introduit 5 mL de solution S2. Dans le n°2, on ajoute quelques gouttes de solution acide d’hélianthine HIn (donc de couleur rouge, dont la base conjuguée In- est jaune et dont le pKa vaut 3.5). Dans le n°4, on ajoute 1 mL de solution acide d’hélianthine.
Le tube à essais n°4 devient orange foncé. Le corrigé donne cette explication : L’hélianthine introduite en grande quantité a réagi avec la base B- selon la réaction HIn + B- → In- + HB. Et le tube contient un mélange HIn et In- (d’où la couleur orange foncé).Je me pose la question suivante : Pourquoi l’hélianthine n’a-t-elle pas entièrement réagi ?
Le tube à essais n°2 devient jaune pâle. Le corrigé donne cette explication : La réaction précédente se produit également dans le tube n°2, mais la quantité de HIn introduite est très faible et le tube contient l’espèce In- à faible concentration (d’où la couleur jaune pâle). Le corrigé ajoute : la réaction n’entraine qu’une très petite modification de la concentration en ions B- .
Et je me pose les deux questions suivantes :
Pourquoi, cette fois-ci, l’hélianthine a-t-elle entièrement réagi ? Si l’hélianthine n’avait pas entièrement réagi, la solution aurait une couleur orange pâle, mélange de jaune pâle et de rouge pâle ?
Et pourquoi le corrigé souligne-t-il la très petite modification de la concentration en ions B- ?
Indicateur coloré à utiliser avec modération
Modérateur : moderateur
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Dominique SSI
Re: Indicateur coloré à utiliser avec modération
Bonjour Dominique,
L'hélianthine réagit entièrement dans les deux tubes, mais dans le tube n°4, la quantité introduite d'hélianthine HIn est en excès par rapport à la quantité présente de base B-. C'est pour cela qu'il reste du HIn en solution mélangé avec l'In- produit par la réaction.
Je n'ai évidemment pas les informations sur les quantités introduites (il me faudrait les concentrations des différentes solutions pour cela), mais c'est ce qui me parait le plus logique avec l'exercice et les réponses données.
Le fait de souligner la très petite modification de B- est une façon d'insister sur le fait que la réaction repose sur une quantité de réactif en défaut ou limitant (ici HIn dans le tube n°2) très faible.
Cet exercice est un exercice sur les réactifs en défaut (limitant) et les réactifs en excès.
En restant à votre disposition.
L'hélianthine réagit entièrement dans les deux tubes, mais dans le tube n°4, la quantité introduite d'hélianthine HIn est en excès par rapport à la quantité présente de base B-. C'est pour cela qu'il reste du HIn en solution mélangé avec l'In- produit par la réaction.
Je n'ai évidemment pas les informations sur les quantités introduites (il me faudrait les concentrations des différentes solutions pour cela), mais c'est ce qui me parait le plus logique avec l'exercice et les réponses données.
Le fait de souligner la très petite modification de B- est une façon d'insister sur le fait que la réaction repose sur une quantité de réactif en défaut ou limitant (ici HIn dans le tube n°2) très faible.
Cet exercice est un exercice sur les réactifs en défaut (limitant) et les réactifs en excès.
En restant à votre disposition.
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Dominique SSI
Re: Indicateur coloré à utiliser avec modération
Bonjour SOS(12)
Voilà les données numériques :
L’hélianthine : c = 3.1 x 10-3 mol.L-1 (concentration calculée et donnée dans le corrigé)
B- : concentration apportée = 5 x 10-3 mol.L-1 (donnée dans l’énoncé du problème)
.....d’où la quantité dans les 2 tubes à essais (5.0mL) : n = 5.0 x 10-3 X 5 x 10-3 = 3 x 10-5 mol
Tube à essais n°4 : 1.0 mL d’hélianthine : n =1.0 x 10-3 X 3.1 x 10-3 = 3.1 x 10-6 mol
Tube à essais n°2 : quelques gouttes d’hélianthine (0.2 mL ?) : n = 0.2 x 10-3 X 3.1 x10-3 = 6 x 10-7 mol
Dans les deux tubes à essais, si mes calculs sont justes, la quantité de B- est supérieure à la quantité d’hélianthine. L’hélianthine réagissant entièrement, il devrait y avoir, dans les deux solutions, que de l’hélianthine sous forme basique In-. Les deux tubes à essais devraient être jaune, le n°4 jaune bien marqué, du fait de la relative grande quantité d’hélianthine introduite et le n°2 jaune pâle !
Cordialement.
Voilà les données numériques :
L’hélianthine : c = 3.1 x 10-3 mol.L-1 (concentration calculée et donnée dans le corrigé)
B- : concentration apportée = 5 x 10-3 mol.L-1 (donnée dans l’énoncé du problème)
.....d’où la quantité dans les 2 tubes à essais (5.0mL) : n = 5.0 x 10-3 X 5 x 10-3 = 3 x 10-5 mol
Tube à essais n°4 : 1.0 mL d’hélianthine : n =1.0 x 10-3 X 3.1 x 10-3 = 3.1 x 10-6 mol
Tube à essais n°2 : quelques gouttes d’hélianthine (0.2 mL ?) : n = 0.2 x 10-3 X 3.1 x10-3 = 6 x 10-7 mol
Dans les deux tubes à essais, si mes calculs sont justes, la quantité de B- est supérieure à la quantité d’hélianthine. L’hélianthine réagissant entièrement, il devrait y avoir, dans les deux solutions, que de l’hélianthine sous forme basique In-. Les deux tubes à essais devraient être jaune, le n°4 jaune bien marqué, du fait de la relative grande quantité d’hélianthine introduite et le n°2 jaune pâle !
Cordialement.
Re: Indicateur coloré à utiliser avec modération
Bonsoir Dominique,
Alors raisonnons autrement, en terme de domaines de prédominance :
* dans le tube n°2, la très faible quantité d'hélianthine introduite modifie très faiblement la quantité de base B-, que la réaction soit totale ou non.
L'espèce majoritaire en solution est donc la base B-, qui fixe le pH bien au-dessus du pKa de HIn/In-.
L'espèce majoritaire de ce couple est donc la base In- qui est jaune, le tube est donc jaune (pâle car la concentration de l’espèce chimique colorée est très faible). En terme de réaction, on dit qu'il y a un déplacement d'équilibre, ce qu'il n'est pas possible de vous expliquer avec votre programme, car vous ne connaissez pas les constantes d'équilibre des réactions.
* dans le tube n°4, la réaction entre HIn et B- modifie beaucoup plus l'équilibre des espèces en présence (la réaction n'est effectivement pas totale puisqu'il reste du HIn en solution alors qu'il s'agit de l'espèce en défaut). Il se forme de l'acide chloroéthanoïque et du In-. Nous sommes dans une situation d'équilibre entre HIn et In-, donc à un pH proche de 3,5, et donc une couleur orangée.
la situation est assez compliquée et ne me semble pas totalement explicable dans le cadre du programme de terminale.
En restant à votre disposition.
Alors raisonnons autrement, en terme de domaines de prédominance :
* dans le tube n°2, la très faible quantité d'hélianthine introduite modifie très faiblement la quantité de base B-, que la réaction soit totale ou non.
L'espèce majoritaire en solution est donc la base B-, qui fixe le pH bien au-dessus du pKa de HIn/In-.
L'espèce majoritaire de ce couple est donc la base In- qui est jaune, le tube est donc jaune (pâle car la concentration de l’espèce chimique colorée est très faible). En terme de réaction, on dit qu'il y a un déplacement d'équilibre, ce qu'il n'est pas possible de vous expliquer avec votre programme, car vous ne connaissez pas les constantes d'équilibre des réactions.
* dans le tube n°4, la réaction entre HIn et B- modifie beaucoup plus l'équilibre des espèces en présence (la réaction n'est effectivement pas totale puisqu'il reste du HIn en solution alors qu'il s'agit de l'espèce en défaut). Il se forme de l'acide chloroéthanoïque et du In-. Nous sommes dans une situation d'équilibre entre HIn et In-, donc à un pH proche de 3,5, et donc une couleur orangée.
la situation est assez compliquée et ne me semble pas totalement explicable dans le cadre du programme de terminale.
En restant à votre disposition.
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Dominique SSI
Re: Indicateur coloré à utiliser avec modération
L'explication me convient. Un grand merci SOS(12).