Corrigé n°5 - Exploiter un diagramme de distribution (n°1)

Q1. Un acide selon Brönsted est une espèce chimique dont l’entité est susceptible de céder au moins un ion hydrogène H⁺. 
On remarque que l'acide citrique possède trois fonctions acide carboxylique qui sont des acides, c'est pourquoi l'acide citrique est qualifié de "triacide".

Q2. L'espèce qui prédomine en milieu très acide est celle dont l'entité possède le plus d'atomes d'hydrogène : c'est donc l'espèce d. 
L'espèce qui prédomine en milieu très basique est celle dont l'entité possède le moins d'atomes d'hydrogène : c'est donc l'espèce b. 

Q3. D'après la question précédente, la courbe 1 du diagramme de distribution est associée à l'espèce d, la courbe 4 à l'espèce b.
Si le pH augmente quand l'espèce qui prédomine est d, l'entité respective perd un ion hydrogène, l'espèce d se transforme en espèce a qui est donc associée à la courbe 2. Puis, cette dernière se transforme en c si le pH continue à augmenter, espèce associée à la courbe 3.

Q4. Quand le pH est égal à 2,5, l'espèce qui prédomine (représentant au moins 50 % des espèces) est, par lecture sur le diagramme de distribution, l'espèce d. On a plus précisément :

• 80 % de d ;
• 20 % de a :
• 0 % de c et de b.

Q5. Pour faciliter la lecture de la réponse, on note :

•  \(\mathrm{AH_3}\) l'espèce d ;
•  \(\mathrm{AH_2^-}\) l'espèce a ;
•  \(\mathrm{AH^{2-}}\) l'espèce c ;
•  \(\mathrm{A^{3-}}\) l'espèce b.

Par lecture graphique, en se plaçant aux trois intersections du diagramme (correspondant à une solution tampon équimolaire du couple considéré), on peut estimer la valeur du potentiel de la constante d'acidité du couple, qui est alors égal au pH de la solution.

On a donc :

• \(\mathrm{pK_{A,1}= 3,2}\)  pour le couple  \(\mathrm{AH_3/AH_2^-}\);
• \(\mathrm{pK_{A,2}= 4,8}\)  pour le couple  \(\mathrm{AH_2^-/AH^{2-}}\);
  
• \(\mathrm{pK_{A,3}= 6,4}\)  pour le couple  \(\mathrm{AH^{2-}/A^{3-}}\).

Le diagramme de prédominance de l'acide citrique est alors :