Influence des Ions Acétate sur le pH d’un Lac
Comprendre l’Influence des Ions Acétate sur le pH d’un Lac
Dans le cadre d’une étude environnementale, une équipe de scientifiques analyse la qualité de l’eau d’un lac qui est soupçonné d’être affecté par des rejets industriels acides.
L’eau du lac a été échantillonnée à différents points pour évaluer son acidité et comprendre l’impact potentiel sur l’écosystème aquatique.
Votre tâche est d’analyser l’échantillon d’eau et de calculer son pH, sachant que l’équilibre chimique peut être influencé par divers ions présents.
Données fournies:
- La concentration de \( H^+ \) dans l’eau du lac est estimée à \( 3.5 \times 10^{-4} \) M.
- L’eau contient également des ions acétate \( CH_3COO^- \) à une concentration de \( 2.0 \times 10^{-3} \) M provenant des rejets industriels.
- La constante de dissociation de l’acide acétique \( (CH_3COOH) \) est \( K_a = 1.8 \times 10^{-5} \).
Questions:
1. Calcul du pH de l’eau du lac:
- Calculez d’abord le pH de l’eau en considérant uniquement la concentration des ions \( H^+ \) fournis.
- Ensuite, évaluez l’effet de la présence des ions acétate sur le pH en utilisant l’équation de Henderson-Hasselbalch pour une solution tampon. Supposons que l’acide acétique est également présent dans l’eau à une concentration égale à celle des ions acétate initiaux.
2. Impact des rejets industriels:
- Discutez de la manière dont la présence des ions acétate affecte le pH de l’eau par rapport à une situation où ces ions ne seraient pas présents.
- Expliquez les conséquences potentielles d’un changement de pH sur la faune et la flore aquatiques du lac.
Correction : Influence des Ions Acétate sur le pH d’un Lac
1. Calcul du pH de l’eau du lac
Calcul du pH initial de l’eau du lac:
Pour calculer le pH initial, nous utilisons la définition du pH qui est le logarithme négatif de la concentration des ions hydrogène (\(H^+\)) dans la solution.
Formule:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
Données:
- \( [H^+] = 3.5 \times 10^{-4} \, \text{M} \)
Calcul:
\[ \text{pH} = -\log (3.5 \times 10^{-4}) \] \[ \text{pH} \approx 3.46 \]
Calcul du pH avec le système tampon (ions acétate et acide acétique):
Lorsqu’il y a présence d’ions acétate et d’acide acétique, la solution agit comme un système tampon. Pour évaluer l’effet des ions acétate, on utilise la formule de Henderson-Hasselbalch qui permet de trouver le pH d’une solution tampon à partir de la concentration de la base (ions acétate) et de l’acide (acide acétique).
Formule:
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left(\frac{[Base]}{[Acide]}\right) \]
Données:
- \( [CH_3COO^-] = 2.0 \times 10^{-3} \, \text{M} \, (\text{Base}) \)
- \( [CH_3COOH] = 2.0 \times 10^{-3} \, \text{M} \, (\text{Acide}) \)
- \( \text{p}K_a = -\log(1.8 \times 10^{-5}) \approx 4.74 \)
Calcul:
\[ \text{pH} = 4.74 + \log \left(\frac{2.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}}\right) \] \[ \text{pH} = 4.74 + \log(1) \] \[ \text{pH} = 4.74 \]
2. Impact des rejets industriels
Discussion sur l’impact des rejets industriels:
Explication:
La présence d’ions acétate augmente le pH de l’eau par rapport à la situation initiale où seuls les ions \(H^+\) étaient présents.
Le système tampon aide à résister aux changements de pH, ce qui est crucial dans un écosystème aquatique où les variations de pH peuvent affecter la survie des organismes.
Impact environnemental:
Une augmentation du pH peut influencer la disponibilité des nutriments et des métaux lourds dans l’eau, affectant la croissance des plantes aquatiques et la santé des poissons et autres organismes aquatiques.
Les rejets industriels doivent donc être contrôlés pour maintenir la stabilité de l’écosystème du lac.
Influence des Ions Acétate sur le pH d’un Lac
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