Physique Chimie
Diagramme de Sillen
1. Etablissement des équations préalables au tracé du diagramme
C'est un diagramme de distribution des espèces chimiques, dont l'ordonnée est graduée en log,
et l'abcisse en pH.
On y retrouve donc les concentrations des espèces chimiques concernant les couples
acide / base, mais il y a été ajouté les concentrations des cations oxoniums et des anions
hydroxydes provenant de l'autoprolyse de l'eau.
Nous partons toujours de l'équation de dissociation :
AH + H2O
A- + H3O+
ce qui nous permet d'établir les concentrations suivantes (cf. A.4) :
et
Prenons le logarithme de chaque membre :
et
De plus par définition, nous savons que : pH = -log[H3O+]
Soit encore : log[H3O+] = -pH
C'est donc l'équation d'une droite de pente = -1 qui passe par le point
pH = 0 lorsque la concentration d'oxonium est d'une mole par litre.
Enfin à partir de l'équation de la constante d'équilibre de l'eau :
Ke = [H3O+][HO-] = 10-14,
et en prenant le log de chaque membre :
log([H3O+][HO-]) = log(10-14)
on obtient : log[HO-] = pH - 14
C'est donc l'équation d'une droite de pente = +1 qui passe par le point
pH = 14 lorsque la concentration d'anion hydroxyde est d'une mole par litre.
Exemple :
Nous disposons d'une solution aqueuse d'acide acétique de concentration
10-2 mol/L, dont le pKa = 4,76 à 25°C.
L'équation de dissociation s'écrit :
CH3COOH + H2O
CH3COO- + H3O+
On en déduit les concentrations des espèces chimiques relatives au couple acide / base.
et
Prenons les logarithmes de chaque membre :
et
2. Tracé du diagramme de Sillen
Les calculs numériques pour l'acide acétique ont données les valeurs suivantes :
| pH | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| log[AH] | -2 | -2 | -2 | -2 | -2.1 | -2.4 | -3,3 | -4.2 | -5,2 | -6,2 | -7,2 | -8,2 | -9,2 | -10,2 | -11,2 |
| log[A- ] | -6,8 | -5.8 | -4.8 | -3.8 | -2.8 | -2.2 | -2 | -2 | -2 | -2 | -2 | -2 | -2 | -2 | -2 |
Le pKa est obtenu par l'intersection des représentations
des courbes log[AH] et log[A-] en fonction du pH.
Le pH est obtenu par l'intersection des représentations
des courbes log[A-] et log[H3O+]
en fonction du pH, ce qui correspond à la neutralité électrique de
la solution.
On lit ici : pH = 3,4
Attention : Ce résultat n'est valable que si les concentrations des espèces
du couple acide / base sont suffisantes.
Dans le cas contraire, c'est l'eau qui imposerait son pH.
3. Automatisation des calculs
Saisir le pKa
Saisir le pH
Saisir la concentration
log[AH] :
log[A- ] :
ATTENTION : Si un nombre est décimal, mettre un point a la place de la virgule.