DM de Chimie

[Lucie TS]

Bonjour, je bloquée sur une partie de mon devoir maison, pouvez vous m'aider ?

Voici l'énoncé: Le pH du sang d'un homme vaut 7,42.
1_ Parmi les quatre espèces chimique précédentes, quelles sont celles que l'on trouve réellement dans le sang en quantité non négligeable
2_ Exprimer puis calculer la valeur du rapport de la concentration de H2PO4- sur celle de HPO42- dans ce sang
3_ On considère que [H2PO4-]+[HPO42-]=0,55 mol/L; déterminer la concentration de ces deux espèces.

1_ Grace à un diagramme de distribution donné, j'ai trouvé que les deux espèces chimiques étaient H2PO4- et HPO42-
et que le pkA= 7,1

2_ J'ai utilisé la formule du pH
pH=pKA+log [H2PO4-]/[HPO42-]
7,42=7,1+ log [H2PO4-]/[HPO42-]
log [H2PO4-]/[HPO42-] = 0,32
[H2PO4-]/[HPO42-] = -log 0,32= 0,49 (je ne suis pas sûre de mon résultat)

3_ je n'arrive pas à faire cette question là.


Cela me bloque pour la suite de l'exercice où on considère qu'une réaction enzymatique a lieu dans le sang, et libère 4,0.10^-2 ions oxonium par litre de sang et qu'il faut trouver avec quelle espèce chimique précédente ces ions oxoniums vont réagir.

Merci de votre aide, Lucie

[SoS(19)]

Bonjour Lucie,

pH=pKA+log [H2PO4-]/[HPO42-]

Cette loi suppose que dans le log le rapport exprimé soit [base]/[acide].
Êtes-vous sûre de bien avoir identifié qui est l'acide et qui est la base dans le couple H2PO4- et HPO42- ?
Ensuite

log [H2PO4-]/[HPO42-] = 0,32
[H2PO4-]/[HPO42-] = -log 0,32= 0,49

L'opération mathématique qui permet de supprimer un log est quelle fonction réciproque ? En appliquant un log à un log vous ne le supprimez pas. Autrement dit :
log [H2PO4-]/[HPO42-] = 0,32
log(log [H2PO4-]/[HPO42-]) = log 0,32 est juste mais log(log [H2PO4-]/[HPO42-]) n'est pas égal à [H2PO4-]/[HPO42-].
Quelle est la fonction réciproque du log qui permettrait de le supprimer ?
Enfin quand vous avez le rapport entre les concentrations et puisque l'on vous donne la somme des concentrations cela revient à un système à deux équations et deux inconnues.
N'hésitez pas à nous poser de nouveau des question si vous n'y parvenez pas.

[Lucie TS]

Bonsoir, tout d'abord merci beaucoup pour votre réponse.

En regardant sur mon diagramme de distribution je me suis rendue compte que [H2PO4-] était l'acide et [H2P042-] la base.
Cela fait donc : pH=pKA+log [H2P042-]/ [H2PO4-] ?

J'ai regardée dans mon cours pour trouver la fonction réciproque du log qui permettant de le supprimer, mais je n'ai pas trouvée. Mais ne serais-ce pas 1O^ ?
Ce qui ferait :

log [H2P042-]/ [H2PO4-]=0,32
[H2P042-]/ [H2PO4-]= 10^(-0,32)= 0,47 ? Je ne suis pas du tout sûre de ma réponse..

J'ai essayer de créer un système à deux équations avec deux inconnues mais je n'y suis pas arrivée, je ne comprend pas comme faire.

[SoS(19)]

[H2PO4-] était l'acide et [H2P042-] la base.

il y a un problème sur les formules chimiques.

J'ai regardée dans mon cours pour trouver la fonction réciproque du log qui permettant de le supprimer, mais je n'ai pas trouvée. Mais ne serais-ce pas 1O^ ?

Oui c'est cela

log [H2P042-]/ [H2PO4-]=0,32
[H2P042-]/ [H2PO4-]= 10^(-0,32)= 0,47 ? Je ne suis pas du tout sûre de ma réponse..

Si la fonction réciproque est 10^, ne faites pas 10^-. Enlever le signe - de la puissance. La fonction réciproque de log est 10 ^et non 10^-

Pour la dernière partie, si vous avez x/y = 4, cela signifie que x=4y. Je peux alors remplacer x dans l'autre équation. Par analogie vous devriez y arriver.

[Lucie TS]

Oui je me suis trompée en recopiant; la base c'est [HPO42-] et l'acide c'est [H2PO4-].

Donc cela donnerait : [HP042-]/ [H2PO4-]= 10^(0,32)= 2,09 (en arrondissant)

Pour la dernière partie, je comprend le raisonnement, mais je n'arrive pas à trouver les bons résultats.

[HP042-] + [H2PO4-] = 0,55 mol/L

[HP042-]= 0,55 - [H2PO4-] et [H2PO4-]= 0,55 - [HP042-]. Ensuite est ce que je remplace dans l'équation : [HP042-]/ [H2PO4-]= 2,09 ?

[SoS(19)]

Oui je me suis trompée en recopiant; la base c'est [HPO42-] et l'acide c'est [H2PO4-].
D'accord.

Pour la dernière partie, je comprend le raisonnement, mais je n'arrive pas à trouver les bons résultats.

[HP042-] + [H2PO4-] = 0,55 mol/L

[HP042-]= 0,55 - [H2PO4-] et [H2PO4-]= 0,55 - [HP042-]. Ensuite est ce que je remplace dans l'équation : [HP042-]/ [H2PO4-]= 2,09

Donc cela donnerait : [HP042-]/ [H2PO4-]= 10^(0,32)= 2,09 (en arrondissant)

Vous pouvez mais je ferai le contraire, c'est plus facile. J'exprimerais [HP042-] en fonction de [H2PO4-] grâce à la relation établie [HP042-]/ [H2PO4-]= 2,09 en suivant l'explication mathématique précédente.
Ensuite, je remplacerais donc [HP042-] dans la relation [HP042-] + [H2PO4-] = 0,55 mol/L .

[Lucie TS]

Voici mes calculs:

[HPO24-] / [H2PO4-]= 2,09

[HPO24-] = [H2PO4-] x 2,09

Vu que [HPO24-] + [H2PO4-] = 0,55 mol/L

je remplace, ce qui me donne : [H2PO4-] x 2,09 + [H2PO4-] = 0,55

Donc,
2,09 x [H2PO4-] + [H2PO4-] = 0,55
[H2PO4-] + [H2PO4-] = 0,55/2,09
2[H2PO4-] = 0,26
[H2PO4-] = 0,26/2= 0,13 mol/L

Donc, vu que [H2PO4-]= 0,13 mol/L [HPO24-]= 0,55-0,13= 0,42 mol/L

Est-ce correct ?

[SoS(19)]

2,09 x [H2PO4-] + [H2PO4-] = 0,55
[H2PO4-] + [H2PO4-] = 0,55/2,09

Vous avez une erreur de calcul à la deuxième ligne. Si vous divisez par 2,09, il faut diviser chaque terme par 2,09 ce que vous n'avez pas fait pour le deuxième terme [H2PO4-]. On devrait donc avoir [H2PO4-] + [H2PO4-]/2,09 = 0,55/2,09

Ce qui ne simplifie pas le calcul. Je vous conseille donc de factoriser par [H2PO4-] plutôt que de diviser par 2,09.

[Lucie TS]

2,09 x [H2PO4-] + [H2PO4-] = 0,55
[H2PO4-] + [H2PO4-] = 0,55/2,09

Vous avez une erreur de calcul à la deuxième ligne. Si vous divisez par 2,09, il faut diviser chaque terme par 2,09 ce que vous n'avez pas fait pour le deuxième terme [H2PO4-]. On devrait donc avoir [H2PO4-] + [H2PO4-]/2,09 = 0,55/2,09

Ce qui ne simplifie pas le calcul. Je vous conseille donc de factoriser par [H2PO4-] plutôt que de diviser par 2,09.

Donc,

2,09 x [H2PO4-] + [H2PO4-] = 0,55
[H2PO4-] x (2,09 + 1 ) = 0,55
[H2PO4-] = 0,55 / (2,09 + 1 )= 0,18

[H2PO4-] = 0,18 mol/L et [HPO42-]= 0,55-0,18= 0,37 mol/L ?

[SoS(29)]

Bonjour je prends le relai de mon collègue pour vous féliciter de ce travail.

[Lucie TS]

Merci surtout à vous, pour votre aide.

Excusez moi de vous déranger encore, mais une dernière question me pose problème.

Dans la suite de l'exercice, on me dit qu'une réaction enzymatique a lieu dans le sang, et qu'elle libère 4,0.10^-2 mol d'ions oxonium par litre de sang.
Avec quelle espèce chimique précédente ces ions oxoniums vont-ils réagir? Ecrivez alors l'équation de la réaction correspondante qui sera considérée, dans la suite, comme étant totale.

Je dirais qu'il s'agit de l'espèce HPO24- car sa concentration est plus grande que l'espèce H2PO4- ?
Mais je n'arrive pas à écrire l'équation de la réaction.

Merci de votre aide.

[SoS(29)]

L'ion oxonium \({ H }_{ 3 }{ O }^{ + }\) est la "forme" acide du couple acide base \({ H }_{ 3 }{ O }^{ + }/{ H }_{ 2 }O\)

[SoS(29)]

Je poursuit mon post que j'ai envoyé un peut trop rapidement.
Donc L'ion oxonium est la "forme" acide du couple acide base ion oxonium/eau il ne peut réagir qu'avec la forme basique d'un autre couple.
Donc avec la forme basique du couple \({ H }_{ 2 }P{ O }_{ 4 }^{ - }/{ H }P{ O }_{ 4 }^{ 2- }\) c'est-à-dire avec \({ H }P{ O }_{ 4 }^{ 2- }\).
Un réaction acide base est un échange de proton : l'acide cède un proton à la base.
Donc vous pouvez maintenant écrire l'équation.

[Lucie TS]

Dans l'énoncé il est écrit que l'acide phosphorique H3P04 est un acide faible de Bronsted qui est à l'origine de l'existence de trois couples acidobasiques différents.

Sachant maintenant, grâce à vous, ce qu'est un ion oxonium l'équation de réaction ne serait-elle pas :

H3PO4 + H20 -> HPO42- + H3O+

où alors je ne me sert pas de l'acide phosphorique, et cela donnerait :

H20 + HPO24- -> H2PO4- + H3O+ ?

[SoS(29)]

Vous écrivez

H3PO4 + H20 -> HPO42- + H3O+

mais comme l'ion oxonium est un réactif j'inverserai l'équation :
HPO42- + H3O+ dans cette réaction l'ion oxonium cède un proton à HPO42- : l'ion oxonium devient H20 et HPO42- devient avec un ajout d'un H+ H2PO4-.
La seconde réaction correspondant à l'équation

H20 + HPO24- -> H2PO4- + H3O+ ?

est impossible car les deux espèces chimiques H20 et HPO24- ont gagné un proton H+.
Un acide doit céder son proton H+ à une base donc il faut qu'un des deux réactifs soit un acide et l'autre une base.
Ce qui est la cas dans la première équation : H3O+ il cède H+ et devient H2O et HPO42- capte le proton cédé par l'acide et devient H2PO4- .