QCM : Équilibres de complexation — 20 questions

Question 1

1. Quelle démarche convient pour déterminer la composition finale lors de la formation d’un seul complexe ?

Identifier le réactif limitant, puis calculer directement la constante de formation

Établir plusieurs tableaux successifs, puis comparer les complexes formés

Écrire la réaction, établir un tableau d’avancement, puis repérer le réactif limitant

Comparer les rapports ligand/métal, puis envisager une dismutation éventuelle

Explication

Pour un seul complexe, on écrit d’abord la réaction, on calcule les concentrations à l’aide d’un tableau d’avancement, puis on identifie le réactif limitant. La comparaison des rapports ligand/métal concerne plutôt la formation de plusieurs complexes successifs.

Answer

Écrire la réaction, établir un tableau d’avancement, puis repérer le réactif limitant

Question 2

2. Comment évolue l’espèce prédominante lorsque $pL$ augmente par rapport à $pK_{di}$ ?

La prédominance dépend de la valeur de

pL

sans seuil

MLi−1 prédomine à faible

pL

, puis MLi à fort

pL

Les deux espèces restent à concentrations égales

MLi prédomine à faible

pL

, puis MLi−1 à fort

pL

Explication

Lorsque $pL<pK_{di}$ , MLi prédomine, tandis que lorsque $pL>pK_{di}$ , MLi−1 devient prédominante. L’égalité des concentrations n’a lieu qu’à la frontière $pL=pK_{di}$ .

Answer

MLi prédomine à faible $$pL$$, puis MLi−1 à fort $$pL$$

Question 3

3. Pour une étape successive donnée, quelle relation exprime correctement le lien entre formation et dissociation ?

K_{fi}=\frac{K_{di}}{K_{d1}}

et

pK_{di}=\log\beta_n

K_{fi}=K_{di}

et

pK_{di}=\log K_{di}

K_{fi}=\frac{1}{K_{di}}

et

pK_{di}=\log K_{fi}

K_{fi}=\frac{1}{K_{di}}

et

pK_{di}=\frac{1}{\log K_{fi}}

Explication

À chaque étape, la constante de formation successive est l’inverse de la constante de dissociation correspondante, et $pK_{di}=\log K_{fi}$ . La constante $\beta_n$ décrit la formation globale, et non une étape successive particulière.

Answer

$$K_{fi}=\frac{1}{K_{di}}$$ et $$pK_{di}=\log K_{fi}$$

Question 4

4. Pour le complexe tétraligandé de cuivre, quelle expression donne la frontière entre Cu2+ et $[Cu(NH_3)_4]^{2+}$ ?

pNH_3=4\log\beta_4

pNH_3=\frac{\log\beta_4}{4}

pNH_3=\log\beta_4-4

pNH_3=\frac{4}{\log\beta_4}

Explication

La frontière est définie par $pNH_3=\frac{\log\beta_4}{4}$ , car le coefficient de formation fait intervenir quatre molécules d’ammoniac. Les autres expressions ne respectent pas cette relation.

Answer

$$pNH_3=\frac{\log\beta_4}{4}$$

Question 5

5. Dans un système $M/L/ML$ , quelle espèce prédomine lorsque $pM>pK_d$ ?

Le complexe

ML

Le ligand libre

L

Le métal libre

M

Les deux formes à concentrations égales

Explication

Lorsque $pM>pK_d$ , le ligand libre $L$ prédomine ; l’égalité des concentrations se produit à $pM=pK_d$ . Le complexe $ML$ est au contraire favorisé lorsque $pM<pK_d$ .

Answer

Le ligand libre $$L$$

Question 6

6. À la frontière entre deux espèces voisines, quelle relation caractérise la prédominance ?

Les deux concentrations sont égales

Leurs constantes de formation sont identiques

La concentration de la première est dix fois supérieure

La concentration de la seconde est dix fois supérieure

Explication

La frontière de prédominance est définie par l’égalité des concentrations des deux espèces voisines. Un rapport supérieur à 10 correspond à la majorité, et non à la simple prédominance.

Answer

Les deux concentrations sont égales

Question 7

7. Pour un complexe formé en plusieurs étapes, comment obtient-on la constante globale de dissociation à partir des constantes successives ?

En prenant le logarithme de chaque constante puis leur produit

En additionnant toutes les constantes successives de dissociation

En multipliant toutes les constantes successives de dissociation

En divisant la dernière constante par la première

Explication

La constante globale de dissociation est le produit des constantes successives, soit $K_d=K_{d1}\times K_{d2}\times\cdots\times K_{dn}$ . Une somme concerne les cologarithmes, tandis que le logarithme ne remplace pas le produit des constantes elles-mêmes.

Answer

En multipliant toutes les constantes successives de dissociation

Question 8

8. Quelle condition caractérise la stabilité d’un complexe en termes de constantes de dissociation successives ?

pK_{dn}=pK_{d(n-1)}

et les constantes de formation restent constantes

pK_{dn}>pK_{d(n-1)}

et les constantes de formation diminuent

pK_{dn}<pK_{d(n-1)}

et les constantes de formation augmentent

pK_{dn}<pK_{d(n-1)}

et les constantes de formation diminuent

Explication

Un complexe est stable lorsque $pK_{dn}<pK_{d(n-1)}$ et que les constantes successives de formation diminuent. L’inégalité inverse, associée à des constantes de formation croissantes, correspond au cas instable.

Answer

$$pK_{dn}<pK_{d(n-1)}$$ et les constantes de formation diminuent

Question 9

9. Deux étapes de dissociation ont pour cologarithmes $pK_{d1}=4$ et $pK_{d2}=6$ ; quelle est la valeur du cologarithme global ?

pK_d=0{,}67

pK_d=24

pK_d=10

pK_d=2

Explication

Les cologarithmes des constantes successives s’additionnent, donc $pK_d=pK_{d1}+pK_{d2}=4+6=10$ . Les constantes de dissociation elles-mêmes se multiplient, mais cette opération ne s’applique pas directement aux valeurs de $pK_d$ .

Answer

$$pK_d=10$$

Question 10

10. Lors de la formation de plusieurs complexes successifs, quelle démarche permet d’analyser la composition du système ?

Écrire une seule réaction globale, calculer la constante de formation, puis négliger les espèces intermédiaires

Comparer les quantités de ligand et de métal, établir des tableaux d’avancement volumiques, puis examiner une éventuelle dismutation

Comparer les acidités des ligands, établir un équilibre protonique, puis exclure les réactions de disproportionnement

Identifier le premier réactif limitant, arrêter le calcul, puis attribuer tout le métal au complexe le plus stable

Explication

L’analyse de plusieurs complexes successifs repose sur la comparaison des quantités de ligand et de métal, les tableaux d’avancement volumiques et l’examen d’une éventuelle dismutation. Une seule réaction globale ne permet pas de suivre correctement les différentes espèces complexes.

Answer

Comparer les quantités de ligand et de métal, établir des tableaux d’avancement volumiques, puis examiner une éventuelle dismutation

Question 11

11. Pour la réaction $Ca^{2+}+Y^{4-}\rightleftharpoons[CaY]^{2-}$ , que se passe-t-il si la quantité de $Y^{4-}$ introduite vérifie $n<n_0$ , avec $n_0=0{,}10$ mol de $Ca^{2+}$ dans 1 L ?

Ca^{2+}

est limitant et disparaît presque totalement

Le complexe se forme sans consommation notable de l’un des réactifs

Les deux réactifs restent présents en quantités équimolaires

Y^{4-}

est limitant et disparaît presque totalement

Explication

Comme $n<n_0$ , la quantité de $Y^{4-}$ est inférieure à celle de $Ca^{2+}$ ; l’ion ligand est donc limitant et est presque entièrement consommé. Si $n>n_0$ , c’est au contraire $Ca^{2+}$ qui devient limitant.

Answer

$$Y^{4-}$$ est limitant et disparaît presque totalement

Question 12

12. Quelle espèce décrit correctement le système Ag+–NH3 avec $\log K_1=3,3$ et $\log K_2=3,9$ ?

[Ag(NH_3)]^+

est l’espèce prédominante stable

[Ag(NH_3)_2]^+

est instable et se dismute

Ag^+

forme un complexe sans dissociation intermédiaire

[Ag(NH_3)]^+

est instable et se dismute

Explication

La première espèce complexée, $[Ag(NH_3)]^+$ , est instable, se dismute et n’est jamais prédominante. Le couple stable est formé par $Ag^+$ et $[Ag(NH_3)_2]^+$ .

Answer

$$[Ag(NH_3)]^+$$ est instable et se dismute

Question 13

13. Dans le cas général des complexes de Cu2+ avec NH3, comment évoluent les constantes de formation lorsque le nombre de ligands augmente ?

Elles diminuent progressivement

Elles restent constantes pour chaque ligand ajouté

Elles alternent entre augmentation et diminution

Elles augmentent progressivement

Explication

Dans le cas stable présenté, les constantes successives de formation décroissent quand le nombre de ligands augmente. Une augmentation des constantes successives caractérise au contraire le comportement instable décrit.

Answer

Elles diminuent progressivement

Question 14

14. Dans le système Cu2+–ammoniac, quelle espèce prédomine lorsque $pNH_3$ est inférieur à $\frac{\log\beta_4}{4}$ ?

L’ion libre

Cu^{2+}

Le complexe

[Cu(NH_3)_4]^{2+}

Un mélange où les deux formes sont nécessairement égales

Un complexe contenant deux ligands

Explication

À faible $pNH_3$ , le complexe tétraligandé prédomine selon la règle de distribution donnée. L’ion $Cu^{2+}$ prédomine dans la situation opposée, lorsque $pNH_3$ est supérieur à la frontière.

Answer

Le complexe $$[Cu(NH_3)_4]^{2+}$$

Question 15

15. Pour la formation successive de $ML_i$ à partir de $ML_{i-1}$ , quelle expression de $K_{fi}$ est correcte ?

K_{fi}=\frac{[ML_{i-1}][L]}{[ML_i]}

K_{fi}=\frac{[ML_i]}{[ML_{i-1}][L]}

K_{fi}=\frac{[ML_i][L]}{[ML_{i-1}]}

K_{fi}=\frac{[ML_{i-1}]}{[ML_i][L]}

Explication

La constante de formation compare la concentration du complexe formé au produit des concentrations du complexe donneur et du ligand libre : $K_{fi}=\frac{[ML_i]}{[ML_{i-1}][L]}$ . Les autres expressions inversent ce rapport ou placent le ligand libre au numérateur.

Answer

$$K_{fi}=\frac{[ML_i]}{[ML_{i-1}][L]}$$

Question 16

16. Quelle relation relie la constante globale de formation $\beta_n$ à la constante globale de dissociation $K_d$ ?

\beta_n=K_d

et

pK_d=\log K_d

\beta_n=\frac{1}{K_d}

et

pK_d=\log\beta_n

\beta_n=K_d^2

et

pK_d=\log\left(\frac{1}{\beta_n}\right)

\beta_n=\log K_d

et

pK_d=\frac{1}{\beta_n}

Explication

La formation globale et la dissociation globale sont réciproques : $\beta_n=\frac{1}{K_d}$ , ce qui conduit à $pK_d=\log\beta_n$ . Assimiler les deux constantes ou prendre le carré de l’une d’elles ne traduit pas cette relation d’inversion.

Answer

$$\beta_n=\frac{1}{K_d}$$ et $$pK_d=\log\beta_n$$

Question 17

17. À quelle condition MLi est-elle majoritaire par rapport à MLi−1 avec un rapport de concentrations supérieur à 10 ?

Lorsque

pL>pK_{di}+1

Lorsque

pL=pK_{di}

Lorsque

[ML_i]=[ML_{i-1}]

Lorsque

pL<pK_{di}-1

Explication

MLi est majoritaire lorsque sa concentration dépasse dix fois celle de MLi−1, ce qui équivaut à $pL<pK_{di}-1$ . L’égalité à $pL=pK_{di}$ décrit une frontière de prédominance, pas une majorité.

Answer

Lorsque $$pL<pK_{di}-1$$

Question 18

18. Pour un système $M/L/ML$ , quelle expression relie $pM$ , $pK_d$ et les concentrations du ligand et du complexe ?

pM=pK_d+\log\frac{[L]}{[ML]}

pM=pK_d\times\frac{[L]}{[ML]}

pM=pK_d+\log\frac{[ML]}{[L]}

pM=pK_d-\log\frac{[L]}{[ML]}

Explication

La relation correcte est $pM=pK_d+\log([L]/[ML])$ , tandis que la constante de formation s’écrit $K_f=[ML]/([M][L])$ . Inverser le rapport entre ligand et complexe change le signe du terme logarithmique et donne une relation incorrecte.

Answer

$$pM=pK_d+\log\frac{[L]}{[ML]}$$

Question 19

19. Dans l’expression $pL=pK_{di}+\log\frac{[ML_{i-1}]}{[ML_i]}$ , quel rapport de concentrations intervient ?

Le rapport du complexe donneur au ligand libre

Le rapport du complexe accepteur au complexe donneur

Le rapport du complexe donneur au complexe accepteur

Le rapport du ligand libre au complexe accepteur

Explication

Le terme logarithmique utilise le rapport accepteur/donneur, c’est-à-dire $[ML_{i-1}]/[ML_i]$ dans cette écriture. Il ne s’agit donc pas d’un rapport acide-base protonique ni d’un rapport faisant intervenir directement le ligand libre.

Answer

Le rapport du complexe donneur au complexe accepteur

Question 20

20. Pourquoi la complexation d’un métal peut-elle être modifiée en milieu acide lorsqu’un ligand possède un doublet non liant ?

L’acide détruit le métal libre, ce qui déplace l’équilibre vers la formation du complexe

Le ligand peut fixer un proton, selon l’équilibre

[ML]+H_3O^+\rightleftharpoons M^++LH+H_2O

Le ligand libère un proton, ce qui augmente sa disponibilité pour coordonner le métal

Le métal peut fixer un proton, ce qui transforme directement

ML

en

M^{2+}

Explication

Un ligand doté d’un doublet non liant peut être protoné en milieu acide, ce qui modifie les espèces disponibles pour la complexation. L’équilibre fourni montre la formation de $LH$ à partir du ligand associé au métal et de l’ion hydronium.

Answer

Le ligand peut fixer un proton, selon l’équilibre $$[ML]+H_3O^+\rightleftharpoons M^++LH+H_2O$$

QCM : Équilibres de complexation — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle démarche convient pour déterminer la composition finale lors de la formation d’un seul complexe ?

2. Comment évolue l’espèce prédominante lorsque $pL$ augmente par rapport à $pK_{di}$ ?

3. Pour une étape successive donnée, quelle relation exprime correctement le lien entre formation et dissociation ?

4. Pour le complexe tétraligandé de cuivre, quelle expression donne la frontière entre Cu2+ et $[Cu(NH_3)_4]^{2+}$ ?

5. Dans un système $M/L/ML$ , quelle espèce prédomine lorsque $pM>pK_d$ ?

6. À la frontière entre deux espèces voisines, quelle relation caractérise la prédominance ?

7. Pour un complexe formé en plusieurs étapes, comment obtient-on la constante globale de dissociation à partir des constantes successives ?

8. Quelle condition caractérise la stabilité d’un complexe en termes de constantes de dissociation successives ?

9. Deux étapes de dissociation ont pour cologarithmes $pK_{d1}=4$ et $pK_{d2}=6$ ; quelle est la valeur du cologarithme global ?

10. Lors de la formation de plusieurs complexes successifs, quelle démarche permet d’analyser la composition du système ?

11. Pour la réaction $Ca^{2+}+Y^{4-}\rightleftharpoons[CaY]^{2-}$ , que se passe-t-il si la quantité de $Y^{4-}$ introduite vérifie $n<n_0$ , avec $n_0=0{,}10$ mol de $Ca^{2+}$ dans 1 L ?

12. Quelle espèce décrit correctement le système Ag+–NH3 avec $\log K_1=3,3$ et $\log K_2=3,9$ ?

13. Dans le cas général des complexes de Cu2+ avec NH3, comment évoluent les constantes de formation lorsque le nombre de ligands augmente ?

14. Dans le système Cu2+–ammoniac, quelle espèce prédomine lorsque $pNH_3$ est inférieur à $\frac{\log\beta_4}{4}$ ?

15. Pour la formation successive de $ML_i$ à partir de $ML_{i-1}$ , quelle expression de $K_{fi}$ est correcte ?

16. Quelle relation relie la constante globale de formation $\beta_n$ à la constante globale de dissociation $K_d$ ?

17. À quelle condition MLi est-elle majoritaire par rapport à MLi−1 avec un rapport de concentrations supérieur à 10 ?

18. Pour un système $M/L/ML$ , quelle expression relie $pM$ , $pK_d$ et les concentrations du ligand et du complexe ?

19. Dans l’expression $pL=pK_{di}+\log\frac{[ML_{i-1}]}{[ML_i]}$ , quel rapport de concentrations intervient ?

20. Pourquoi la complexation d’un métal peut-elle être modifiée en milieu acide lorsqu’un ligand possède un doublet non liant ?

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QCM : Équilibres de complexation — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle démarche convient pour déterminer la composition finale lors de la formation d’un seul complexe ?

2. Comment évolue l’espèce prédominante lorsque pLpLpL augmente par rapport à pKdipK_{di}pKdi​ ?

3. Pour une étape successive donnée, quelle relation exprime correctement le lien entre formation et dissociation ?

4. Pour le complexe tétraligandé de cuivre, quelle expression donne la frontière entre Cu2+ et [Cu(NH3)4]2+[Cu(NH_3)_4]^{2+}[Cu(NH3​)4​]2+ ?

5. Dans un système M/L/MLM/L/MLM/L/ML, quelle espèce prédomine lorsque pM>pKdpM>pK_dpM>pKd​ ?

6. À la frontière entre deux espèces voisines, quelle relation caractérise la prédominance ?

7. Pour un complexe formé en plusieurs étapes, comment obtient-on la constante globale de dissociation à partir des constantes successives ?

8. Quelle condition caractérise la stabilité d’un complexe en termes de constantes de dissociation successives ?

9. Deux étapes de dissociation ont pour cologarithmes pKd1=4pK_{d1}=4pKd1​=4 et pKd2=6pK_{d2}=6pKd2​=6 ; quelle est la valeur du cologarithme global ?

10. Lors de la formation de plusieurs complexes successifs, quelle démarche permet d’analyser la composition du système ?

11. Pour la réaction Ca2++Y4−⇌[CaY]2−Ca^{2+}+Y^{4-}\rightleftharpoons[CaY]^{2-}Ca2++Y4−⇌[CaY]2−, que se passe-t-il si la quantité de Y4−Y^{4-}Y4− introduite vérifie n<n0n<n_0n<n0​, avec n0=0,10n_0=0{,}10n0​=0,10 mol de Ca2+Ca^{2+}Ca2+ dans 1 L ?

12. Quelle espèce décrit correctement le système Ag+–NH3 avec log⁡K1=3,3\log K_1=3,3logK1​=3,3 et log⁡K2=3,9\log K_2=3,9logK2​=3,9 ?

13. Dans le cas général des complexes de Cu2+ avec NH3, comment évoluent les constantes de formation lorsque le nombre de ligands augmente ?

14. Dans le système Cu2+–ammoniac, quelle espèce prédomine lorsque pNH3pNH_3pNH3​ est inférieur à log⁡β44\frac{\log\beta_4}{4}4logβ4​​ ?

15. Pour la formation successive de MLiML_iMLi​ à partir de MLi−1ML_{i-1}MLi−1​, quelle expression de KfiK_{fi}Kfi​ est correcte ?

16. Quelle relation relie la constante globale de formation βn\beta_nβn​ à la constante globale de dissociation KdK_dKd​ ?

17. À quelle condition MLi est-elle majoritaire par rapport à MLi−1 avec un rapport de concentrations supérieur à 10 ?

18. Pour un système M/L/MLM/L/MLM/L/ML, quelle expression relie pMpMpM, pKdpK_dpKd​ et les concentrations du ligand et du complexe ?

19. Dans l’expression pL=pKdi+log⁡[MLi−1][MLi]pL=pK_{di}+\log\frac{[ML_{i-1}]}{[ML_i]}pL=pKdi​+log[MLi​][MLi−1​]​, quel rapport de concentrations intervient ?

20. Pourquoi la complexation d’un métal peut-elle être modifiée en milieu acide lorsqu’un ligand possède un doublet non liant ?

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2. Comment évolue l’espèce prédominante lorsque $pL$ augmente par rapport à $pK_{di}$ ?

4. Pour le complexe tétraligandé de cuivre, quelle expression donne la frontière entre Cu2+ et $[Cu(NH_3)_4]^{2+}$ ?

5. Dans un système $M/L/ML$ , quelle espèce prédomine lorsque $pM>pK_d$ ?

9. Deux étapes de dissociation ont pour cologarithmes $pK_{d1}=4$ et $pK_{d2}=6$ ; quelle est la valeur du cologarithme global ?

11. Pour la réaction $Ca^{2+}+Y^{4-}\rightleftharpoons[CaY]^{2-}$ , que se passe-t-il si la quantité de $Y^{4-}$ introduite vérifie $n<n_0$ , avec $n_0=0{,}10$ mol de $Ca^{2+}$ dans 1 L ?

12. Quelle espèce décrit correctement le système Ag+–NH3 avec $\log K_1=3,3$ et $\log K_2=3,9$ ?

14. Dans le système Cu2+–ammoniac, quelle espèce prédomine lorsque $pNH_3$ est inférieur à $\frac{\log\beta_4}{4}$ ?

15. Pour la formation successive de $ML_i$ à partir de $ML_{i-1}$ , quelle expression de $K_{fi}$ est correcte ?

16. Quelle relation relie la constante globale de formation $\beta_n$ à la constante globale de dissociation $K_d$ ?

18. Pour un système $M/L/ML$ , quelle expression relie $pM$ , $pK_d$ et les concentrations du ligand et du complexe ?

19. Dans l’expression $pL=pK_{di}+\log\frac{[ML_{i-1}]}{[ML_i]}$ , quel rapport de concentrations intervient ?