Transformations totales et non totales - Mise en évidence

On prépare plusieurs solutions aqueuses d'acide éthanoïque de concentration en soluté apporté notée \(\mathrm{[CH_3CO_2H]_i}\). Une fois introduit dans l'eau, l'acide éthanoïque réagit avec l'eau selon une transformation chimique modélisée par la réaction acide-base d'équation : \(\mathrm{CH_3CO_2H(aq)+H_2O(\ell)\rightleftarrows CH_3CO_2^-(aq)+H_3O^+(aq)}\).

Les couples mis en jeu sont \(\mathrm{CH_3CO_2H/CH_3CO_2^-}\)et \(\mathrm{H_3O^+/H_2O}\).

On mesure le \(\mathrm{pH}\) de chacune de ces solutions, ce qui permet de déterminer la concentration en ions oxonium à l’état final grâce à la relation \(\mathrm{[H_3O^+]_f=c^o\times10^{-pH}}\).

D'après l'équation de réaction :

• on forme la même quantité de matière en ion éthanoate \(\mathrm{CH_3CO_2^-}\) qu'en ion oxonium donc on a \(\mathrm{[CH_3CO_2^-]_f=[H_3O^+]_f}\) ;
• d'après la stœchiométrie de la réaction, on a \(\mathrm{[CH_3CO_2H]_f=[CH_3CO_2H]_i-[H_3O^+]_f}\) ;
• l'eau est le solvant, elle est en excès pour tout état du système.

La mesure du pH permet donc de remonter à la concentration de toutes les espèces présentes en solution. À l'aide d’un tableur, on effectue les calculs pour toutes les solutions préparées.

On remarque que tous les réactifs et tous les produits sont présents à l'état final. En première, ces transformations ont été qualifiées de non totales. L'état final du système est un état d'équilibre chimique.