Le dosage volumétrique Anne COLIN Lycée Jean Perrin (Rezé)

Le Dosage Il s'agit de trouver la concentration d ’ une substance A (molaire C A ou massique  A ) dans une solution S. la réaction chimique doit être connue totale rapide Pour cela, on provoque une réaction entre la substance A présente dans S La solution à titrer et une autre espèce chimique B d ’ une solution E « titrante » A B + C

1.On place un volume connu et précis V S de la solution S dans un bécher 2. On place la solution E contenant B, de titre connu (C B (E) ou    E ) ) dans une burette. B réagit avec A selon une réaction connue Soit C A (S) la concentration en substance A recherchée dans S Solution E « titrante » V E mesuré C B (E) connue Solution S à « titrer » V S connu C A (S) recherchée

Prenons un exemple: cas le plus simple A + B C Étudions l’évolution de la quantité de matière de A, B et C dans le milieu réactionnel quand on verse des volumes croissants de B dans le bécher. C’est ce milieu dans lequel se réalise la réaction

A + B C VE0VE0 VE3VE3 VE4VE4 VE2VE2 VE1VE1 reportons les variations de quantité de A, B et C sur un graphe, Quantité de matière en mol Volume V E de solution E versé en mL nBnB nCnC nAnA Lorsque rien n’est versé dans le becher V E =0 mL n A = C A (S) V S VE1VE1 Le composé B réagit totalement avec A en formant C donc n B = 0 mole ! La quantité de B versée est n B = C B (E) V E 1 La quantité de C formée est n C = C B (E) V E 1 La quantité de A restant est n A = C A (S) V S - C B (E) V E 1 versons de nouveau la solution titrante VE2VE2 On constate que la diminution de n A est bien linéaire en fonction de V E n A = C A (S) V S - C B (E) V E 2 n C croit linéairement, n C = C B (E) V E 2 B est totalement consommé donc n B = 0 mole VE3VE3 VE4VE4 La quantité de B versée a permis de transformer la totalité de A initialement présent dans le bécher : c’est le point d’équivalence V E 4 = V eq tel que C B (E) V eq = C A( S) V S Veq

Quantité de matière en mol Volume V E de solution E versé en mL nBnB nCnC nAnA VE1VE1 VE2VE2 VE3VE3 VE4VE4 A + B C VE0VE0 VE3VE3 VE4VE4 VE2VE2 VE1VE1 Après l’équivalence, en l’absence de A, la réaction n’a plus lieu. C ne varie donc plus. B augmente alors linéairement : n B = C B (E) V B -C B (E) V eq

on en déduit la quantité de A présente dans la solution S en effectuant un bilan de matière sur la réaction du dosage entre A et B Moment où A a été totalement consommé par la réaction. Grâce à la détermination expérimentalement du point d’équivalence puis à la mesure de Veq, Le résultat expérimental est un volume, on a donc bien un dosage volumétrique

Détermination du point d’équivalence La détermination de Veq est simple si le contenu du bécher change de couleur au point d’équivalence C’est ce que l’on observe parfois lorsque A, B et C sont de couleur différente Plus fréquemment, l’équivalence sera repérée par divers moyens –indicateurs colorés : molécules qui changent de couleur au point d’équivalence –pH-mètre,

Milieu réactionnel L’équation de la réaction permet de définir les proportions stoechiométriques : le nombre de moles du produit A qui réagit avec une mole du produit B Détermination de n A présent dans S Reprenons notre exemple A +BC 1 mole de A réagit avec 1 mole de B On peut donc écrire n A ayant réagi = n B versé Donc à l’équivalence, lorsque tout A a réagi n A initialement présent dans S = n B versé à l’équivalence D’où C A (S) V S = C B (E) V Eeq Ce que l’on cherche Connu Déterminé expérimentalement Conclusion C A (S) = V S (C B (E) V eq )

Compliquons la situation … Prenons un deuxième exemple A+2 BC 1 mole de A réagit avec 2 mole de B On peut donc écrire n A ayant réagi = 1/2 n B versé Donc à l’équivalence, lorsque tout A a réagi n A initialement présent dans S = 1/2 n B versé à l’équivalence D’où C A (S) V S = 1/2 (C B (E) V eeq ) Ce que l’on cherche Connu Déterminé expérimentalement 2 fois moins de A ont réagi que de B versé Conclusion C A (S) = V S (C B (E) V eq ) 1 2

Généralisons …. x A+y Bz C A l’équivalence, on peut alors écrire l’équation suivante n A initialement présent dans S n B versé à l’équivalence x y = D’où Conclusion C A (S) = V S (C B (E) V eq ) x y