Détermination de la constante d'acidité
du méthanoïque (acide formique) et de l'éthanoïque (acide acétique)

[principe de la manipulation] [mode opératoire] [liens] [produits]

Un acide est dit faible lorsque son ionisation en solution aqueuse est partielle (donc réversible et limitée à un équilibre). Pour un acide faible de formule HA, on peut écrire

HA + H₂O H₃O⁺ + A^-

Cette constante, appelée constante d'acidité ou K_A, permet de caractériser la force relative de cet acide. Plus l'acide est fort, plus son ionisation est marquée et plus sa constante d'acidité est élevée.

A tout acide faible HA est associé une base faible A^-. Les espèces HA et A^- forment un couple acide-base et A^- est appelée base conjuguée de HA.
Il est aisé de comprendre que plus la forme acide du couple est forte, plus la forme basique sera faible. Ainsi le K_A sert aussi à classer les bases faibles en fonction de leur force respective.

La détermination du K_A est donc importante pour le chimiste. Actuellement il existe des tables reprenant les constantes d'acidité de nombreux couples. Nous allons voir comment, expérimentalement, il est possible de déterminer la valeur de cette constante.

Le traitement des données expérimentales se fera à l'aide du tableur Excel de Microsoft. L'outil informatique permet entre autres d'automatiser, simplifier une tâche fastidieuse.

II) LE PRINCIPE DE LA MANIPULATION :

Soit une solution d'acide faible HA de concentration C_A et une solution de base forte de concentration C_B. A V_A ml de HA on ajoute V_B ml de base. On a alors




En observant plus en détail cette équation apparemment complexe on constate qu'elle se ramène à l'équation d'une droite (Les grandeurs K_A, C_A et C_B sont fixées initialement. Ce sont donc des constantes.).

Supposons maintenant que, pour un même volume initial constant V_A d'acide faible, on ajoute différents volumes V_B de base. On constate que, d'après l'équation ci-dessus, le pH va varier. Si on mesure à chaque ajout le pH, on va obtenir un ensemble de couples de points V_B et [H₃O⁺].
L'équation nous montre qu'en portant en graphique 1/V_B en fonction de [H₃O⁺] on obtient une droite (y = b + a.x) dont le coefficient angulaire (pente) (a) nous permet de déterminer K_A.

C'est donc à partir du graphique que nous pourrons déterminer K_A.

III) LA MANIPULATION :

• Préparer une solution de NaOH C_B = 0,1M
• Préparer une solution C_A = 0,1M en CH₃COOH (éthanoïque ou acide acétique).
• Préparer une solution C_A = 0,1M en HCOOH (méthanoïque ou acide formique).
• Monter un dispositif de titrage volumétrique avec
  • dans la burrette 50ml de NaOH C_B = 0,1M
  • dans l'erlenmeyer V_A = 25ml de l'acide C_A = 0,1M
• Ajouter progressivement les volumes V_B de base tels qu'indiqués dans le tableau et mesurer le pH au pH-mètre (de préférence) ou au papier indicateur .
• Compléter le tableau