Dosages par titrage

I) Qu’est-ce qu’un titrage ? But : Déterminer la concentration d’une solution. Un titrage est donc une méthode de dosage. Principe : On fait réagir la solution à doser avec une autre solution de concentration connue. Vocabulaire : - Solution titrée : solution dont on cherche à déterminer la concentration - Solution titrante : solution de concentration connue Au cours d’un titrage, la solution titrante est progressivement versée dans la solution titrée.

Montage expérimental : Burette graduée contenant la solution titrante (dont on connaît la concentration) Bécher contenant la solution à titrer Agitateur magnétique Barreau aimanté Support + pince La solution à titrer est placée dans un bécher posé sur un agitateur magnétique permettant d’agiter constamment la solution. La solution titrante (dont on connaît la concentration) est placée dans une burette graduée, verrerie qui permet de mesurer avec précision le volume de solution titrante versée dans le bécher. Dans certains cas, un sonde conductimétrique ou pH-métrique plonge dans la solution titrée pendant toute la durée du titrage (voir : comment déterminer l’équivalence).

Equation de la réaction support du titrage : La réaction support d’un titrage doit être rapide, totale et unique. La réaction support d’un titrage peut être une réaction acido-basique, d’oxydoréduction, etc… Exemple 1 : On cherche à titrer une solution d’acide éthanoïque avec une solution d’hydroxyde de sodium (soude). Solution titrée = acide éthanoïque, donc CH3COOH. Solution titrante = soude, donc Na+ + HO- La solution titrée est un acide donc la solution titrante doit être une base. Ce sont donc les ions HO- qui réagissent. Les ions Na+ sont spectateurs. L’équation de la réaction est donc :

Exemple 2 : On réalise le titrage d’une solution d’eau oxygénée par une solution de permanganate de potassium. Solution titrée = eau oxygénée, donc H2O2. Solution titrante = permanganate de potassium, donc K+ + MnO4- Les ions MnO4- sont oxydants donc la réaction sera une réaction d’oxydoréduction. Les ions K+ sont spectateurs. Les couples sont : MnO4- / Mn2+ et O2 / H2O2 Pour écrire l’équation de la réaction, il faut passer par les ½ équations :

Equivalence du titrage : L’équivalence d’un titrage est le moment précis où le réactif titre et le réactif titrant ont été introduits dans les proportions stoechiométriques. A l’équivalence, le réactif titré présent au départ dans le bécher et le réactif titrant ajouté avec la burette ont été entièrement consommés. Donc, au moment de l’équivalence, dans le bécher, il n’y a plus ni de réactif titré ni de réactif titrant. Pour pouvoir déterminer la concentration de la solution titrée, il est impératif de connaître le volume de solution titrante ajouté pour atteindre l’équivalence. Ce volume est appelé volume équivalent et noté VE ou Véq.

II) Exploitation d’un titrage Méthode : 1) Ecrire l’équation de la réaction : Par exemple : 2) Trouver la relation entre les quantités de matière des réactifs à l’équivalence : Commencer par rappeler la définition suivante de l’équivalence : A l’équivalence, les réactifs titré et titrant ont été introduits dans les proportions stoechiométriques. Dire alors que, d’après l’équation de la réaction, on peut établir la relation suivante : En nommant ici : n1 la quantité de matière d’ions MnO4- n2 la quantité de matière d’H2O2 Ce qui, dans le cas étudié ici, donne :

3) Remplacer les quantités de matière par leurs expressions en fonction des concentrations : Dans cet exemple : n1 = C1 × VE avec C1 la concentration connue de la solution titrante et un volume VE car c’est la solution titrante. n2 = C2 × V2 avec C2 la concentration recherchée et V1 le volume de solution titrée introduit dans le bécher. On a donc On peut donc calculer la concentration de la solution titrée : C2 = Cette méthode s’applique pour tous les titrages, seuls les noms des réactifs et les coefficients stoechiométriques peuvent changer.

III) Comment repérer l’équivalence ? Par mesure de pH : Possible quand la réaction support du titrage est une réaction acido-basique. On met alors dans le bécher une sonde pH-métrique et on mesure le pH de la solution après chaque ajout de solution titrante (à rajouter sur le schéma du montage si on vous en demande un). Les courbes pH = f(Vtitrant) ont toujours des formes similaires : Si on titre un acide par une base : Si on titre une base par un acide : V pH pH V La zone où le pH varie fortement s’appelle : saut de pH.

L’équivalence se trouve dans le saut de pH. Il existe deux méthodes pour déterminer l’équivalence. Méthode des tangentes : pH V pHéq Véq Voir l’autre diaporama pour l’explication de la construction. Méthode de la dérivée : V pH Véq pHéq Voir l’autre diaporama pour l’explication de la construction.

Par mesure de conductivité : Possible si la réaction support du titrage fait intervenir des ions. On met alors dans le bécher une sonde conductimétrique et on mesure la conductivité de la solution après chaque ajout de solution titrante (à rajouter sur le schéma du montage si on vous en demande un). La forme des courbes peut varier mais on a toujours deux portions de droites avec un changement de pente : σ V VE σ V Le volume équivalent correspond à l’abscisse du changement de pente. Il est impératif de tracer les deux portions de droite pour déterminer Véq. Il pourra vous être demandé de prévoir ou de justifier la forme de la courbe obtenue. Ce genre de question difficile sera vue dans le cadre des exercices, et devra être étudié avec attention.

Par changement de couleur : 3 cas possibles : Si le réactif titré est coloré : à l’équivalence, la coloration de la solution contenue dans le bécher disparaît. Si le réactif titrant est coloré : dès que l’équivalence est dépassée, la coloration de ce réactif apparaît dans le bécher. Tous les réactifs sont incolores. On ajoute alors dans le bécher quelques gouttes d’un indicateur coloré correctement choisi pour qu’il change de couleur au moment de l’équivalence. Il peut vous être demandé de choisir un indicateur coloré parmi plusieurs. Cela sera vu dans le cadre des exercices.