Rassurer son auditoire en pr´ecisant qu’il est normal qu’une eau Contrex soit dure.
19.4 Indicateurs color´ es de fin de pr´ ecipitation
M´ethode de Mohr :
Principe : on pr´ecipite `a l’´etat de chlorure d’argent les ions chlorures d’une solution de chlorure de sodium par addition d’une solution de nitrate d’argent `a ´etalonner.
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a) e premier précipité à se former est le précipité blanc de chlorure d'argent: AgCl (s) . Les ions Ag+(aq) précipitent d'abord avec les ions chlorure Cl-(aq).
b) Une fois que tous les ions chlorure ont réagi avec les ions argent, un ajout supplémentaire d'ions argent conduit à la formation du précipité rouge de chromate d'argent: Ag2CrO4 (s) .
II. TITRAGE DES IONS Cl- PAR LA METHODE DE MOHR
1) Principe du titrage direct des ions chlorure par la méthode de MOHR 2) Titrage des ions Cl- dans l'eau de Vichy Saint-Yorre
20,0 mL de Vichy Saint-Yorre +
1 mL de solution de chromate de potassium et le barreau aimanté.
burette graduée avec la solution de nitrate d'argent à
0,025 mol.L-1
VE = 7,7 mL
Avant le dosage En cours de dosage, avant
équivalence A l'équivalence
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b) Une fois que tous les ions chlorure ont réagi avec les ions argent, un ajout supplémentaire d'ions argent conduit à la formation du précipité rouge de chromate d'argent: Ag2CrO4 (s) .
II. TITRAGE DES IONS Cl- PAR LA METHODE DE MOHR
1) Principe du titrage direct des ions chlorure par la méthode de MOHR 2) Titrage des ions Cl- dans l'eau de Vichy Saint-Yorre
20,0 mL de Vichy Saint-Yorre +
1 mL de solution de chromate de potassium et le barreau aimanté.
burette graduée avec la solution de nitrate d'argent à
0,025 mol.L-1
VE = 7,7 mL
Avant le dosage En cours de dosage, avant
équivalence A l'équivalence
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b) Une fois que tous les ions chlorure ont réagi avec les ions argent, un ajout supplémentaire d'ions argent conduit à la formation du précipité rouge de chromate d'argent: Ag2CrO4 (s) .
II. TITRAGE DES IONS Cl- PAR LA METHODE DE MOHR
1) Principe du titrage direct des ions chlorure par la méthode de MOHR 2) Titrage des ions Cl- dans l'eau de Vichy Saint-Yorre
20,0 mL de Vichy Saint-Yorre +
1 mL de solution de chromate de potassium et le barreau aimanté.
burette graduée avec la solution de nitrate d'argent à
0,025 mol.L-1
VE = 7,7 mL
Avant le dosage En cours de dosage, avant
équivalence A l'équivalence
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b) Une fois que tous les ions chlorure ont réagi avec les ions argent, un ajout supplémentaire d'ions argent conduit à la formation du précipité rouge de chromate d'argent: Ag2CrO4 (s) .
II. TITRAGE DES IONS Cl- PAR LA METHODE DE MOHR
1) Principe du titrage direct des ions chlorure par la méthode de MOHR 2) Titrage des ions Cl- dans l'eau de Vichy Saint-Yorre
20,0 mL de Vichy Saint-Yorre +
1 mL de solution de chromate de potassium et le barreau aimanté.
burette graduée avec la solution de nitrate d'argent à
0,025 mol.L-1
VE = 7,7 mL
Avant le dosage En cours de dosage, avant
équivalence A l'équivalence
Ag+(aq) + Cl−(aq) = AgCl(s)
On doit poss´eder un indicateur de fin de r´eaction : les ions chromate CrO2−4 (aq) qui donnent avec les ions argent un pr´ecipit´e rouge brique de chromate d’argent.
2Ag+(aq) + CrO2−4 (aq) = Ag2CrO4(s)
En milieu basique pH > 7,5, il y a pr´ecipitation des ion argent en hydroxyde d’argent AgOH(s). En milieu acide pH < 6,5, le chromate d’argent est soluble. La r´eaction de do-sage ne doit pas ˆetre concurrenc´ee par une autre r´eaction ( celle de pr´ecipitation de AgOH).
D’autre part l’indicateur color´e doit conduire `a un changement de couleur (pr´ecipitation
154 Chapitre 19. M19 : Indicateurs color´es chromate d’argent) `a une goutte pr`es pour ˆetre efficace. En cons´equence le domaine d’uti-lisation de la m´ethode de Mohr est 6,5 <pH<7,5. la m´ethode de Mohr correspond `a un dosage direct, en une seule ´etape.
Dans un erlenmeyer de 100 mL `a col large placer une prise d’essai V1 = 20,0 mL de la solution connue de chlorure de sodium de concentration c1= 4,0 .10−2 mol/L. Ajouter 5 gouttes de la solution de chromate de potassium. Faire couler la solution de nitrate d’ar-gent contenue dans une burette jusqu’`a l’obtention d’une coloration orange de la solution.
Le virage est obtenu pour un volume de solution de nitrate d’argent vers´e Veq1 = 18,2 mL.
Concentration de la solution de nitrate d’argent : C1V1=C2Veq1 Soit C2=C1V1/Veq1= 0,04×20/18,2 = 4,4 10−2 mol/L.
19.5 Conclusion
Dans ce montage, nous avons ´etudi´e tout d’abord les grandes caract´eristiques d’un indica-teur color´e. Nous avons aussi montr´e une autre caract´eristique d’un indicateur color´e qui est sa zone de virage. Nous avons parl´e des indicateurs acide-base, redox, de complexation (tel que le NET), de pr´ecipitation (m´ethode de Mohr).
Chapitre 20
M20 : Caract´erisation et dosage d’ions en solution aqueuse
Introduction Un ion (du grec iˆon, qui va) est un atome ou un groupe d’atomes (mol´ e-cule) qui a gagn´e (charges positives) ou perdu un ou des ´electrons (charges n´egatives). Le noyau d’un ion monoatomique a le mˆeme nombre de protons (Z) et le mˆeme nombre de neutrons que l’atome correspondant, c’est pourquoi on le note avec le mˆeme symbole mais compl´et´e par la charge. Ce nom a ´et´e donn´e vers 1830, par Michael Faraday, aux esp`eces chimiques responsables de la conductivit´e ´electrique des liquides. Il fallu attendre 1885 pour que le su´edois Svante August Arrhenius propose une explication du m´ecanisme de conduc-tion, qui lui apportera son prix Nobel en 1903. Un anion est un atome (ou groupement) ayant gagn´e un ou plusieurs ´electron(s) ; il poss`ede une charge ´electrique n´egative car il contient alors plus d’´electrons (-) que de protons (+). Par exemple, l’ion chlorure, not´e Cl−, est l’atome de chlore (Cl) ayant gagn´e un ´electron. Un cation est un atome (ou grou-pement) ayant perdu un ou plusieurs ´electron(s) : il poss`ede une charge ´electrique positive car il contient alors moins d’´electrons (-) que de protons (+). Par exemple, l’ion sodium, not´e Na+, est l’atome de sodium (Na) ayant perdu un ´electron. Tout compos´e chimique
´
etant ´electriquement neutre, s’il contient des ions, il contient alors n´ecessairement `a la fois des cations et des anions. La mati`ere ´etant globalement neutre, la charge des cations est compens´ee par celles des anions. Les ions sont des esp`eces chimiques charg´es. Ils peuvent avoir plusieurs charges de mˆeme signe et selon la nature de celles-ci ils ont class´es diff´ erem-ment : les anions (charg´es n´egativement) et les cations (charg´es positivement). Les charges d´ependent bien ´evidemment du tableau p´eriodique de Mendele¨ıev. En solution on trouve ainsi beaucoup d’ions il est donc important de les quantifi´es et de les extraire. Ainsi on peut les caract´eriser, leurs donner des propri´et´es acido-basiques, oxydor´eduction, pr´ecipitation ou encore complexation, ce qui est le but de ce montage.
155
156 Chapitre 20. M20 : Caract´erisation et dosage d’ions en solution aqueuse Pr´erequis : Spectrophotom´etrie, conductim´etrie et potentiom´etrie
Biblio : 100 manipulations de chimie (g´en´erale et analytique) La chimie exp´erimentale (g´en´erale), Le Mar´echal
Les ions sont des mol´ecules ou atomes portant une charge. On ne les retrouve qu’en so-lution. En effet, dans le cas d’une solution aqueuse, c’est la polarit´e de la mol´ecule d’eau qui permet la s´eparation et la stabilisation des charges positives et n´egatives. On distingue deux cat´egories d’ions : les cations (charg´es positivement) et les anions (charg´es n´ egative-ment). Ces ions rentrent en jeu lors de r´eactions de pr´ecipitation et de complexation qui permettent leur caract´erisation et leur dosage dans certains cas. De plus, ils assurent la conductivit´e d’une solution permettant aussi une ´etude conductim´etrique. Nous allons, au cours de cette le¸con, ´etudier quelques ions et monter des m´ethodes de dosage ainsi que leurs applications.
20.1 Les ions chlorure
On retrouve des ions chlorure dans de nombreux milieux et produits. L’eau de mer en est naturellement riche (32 g/L). On va ici s’int´eresser `a la pr´esence de ces ions dans une eau min´erale d´egaz´eifi´ee. Pour ces exp´eriences, on choisira de pr´ef´erence une eau min´ e-rale contenant une haute concentration en ions chlorures. L’eau de Vichy en est un bon exemple.
20.1.1 Mise en ´evidence Biblio : Le Mar´echal
Dans un tube `a essai, on verse un peu d’eau min´erale d´egaz´eifi´ee que l’on acidifie. L’eau
´
etant parfaitement claire, quand on ajoute quelques gouttes de nitrate d’argent, on constate l’apparition d’un pr´ecipit´e blanc de chlorure d’argent.
Ag+(aq) + Cl−(aq) = AgCl(s) avec Ks= 1,8.10−10
La r´eaction avec des ions carbonates pr´esents en solution peut concurrencer celle avec les ions chlorure. C’est la raison pour laquelle on doit d´egaz´eifier au pr´ealable l’eau min´ e-rale.
2Ag+(aq) + CO2−3 (aq) = Ag2CO3(s) avec Ks= 8,1.10−12
20.1. Les ions chlorure 157 20.1.2 Dosage par la m´ethode de Mohr
Biblio : Le Mar´echal (p.88)
Ce protocole est adapt´e pour les concentrations et volumes sont donn´es pour le cas de l’eau de Vichy (riche en ions chlorure). Dans le cas d’autres eaux min´erales, il est n´ecessaire d’adapter l’exp´erience. On dose 10 mL d’eau min´erale avec une solution de nitrate d’argent.
Comme on l’a vu ci-dessus, la r´eaction forme un pr´ecipit´e blanc. Pour rep´erer l’´equivalence, on ajoute quelques gouttes de dichromate de potassium. Les ions chromate forment un complexe rouge avec les ions argent lorsque ceux-ci sont en exc`es.
2Ag+(aq) + CrO2−4 (aq) = Ag2CrO4(s) avec Ks= 10−12,4
On peut d´emontrer par le calcul que la solubilit´e des ions chromates au contact d’ions argent est nettement sup´erieure `a celle des ions chlorure.
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a) e premier précipité à se former est le précipité blanc de chlorure d'argent: AgCl (s) . Les ions Ag+(aq) précipitent d'abord avec les ions chlorure Cl-(aq).
b) Une fois que tous les ions chlorure ont réagi avec les ions argent, un ajout supplémentaire d'ions argent conduit à la formation du précipité rouge de chromate d'argent: Ag2CrO4 (s) .
II. TITRAGE DES IONS Cl- PAR LA METHODE DE MOHR
1) Principe du titrage direct des ions chlorure par la méthode de MOHR 2) Titrage des ions Cl- dans l'eau de Vichy Saint-Yorre
20,0 mL de Vichy Saint-Yorre +
1 mL de solution de chromate de potassium et le barreau aimanté.
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équivalence A l'équivalence
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b) Une fois que tous les ions chlorure ont réagi avec les ions argent, un ajout supplémentaire d'ions argent conduit à la formation du précipité rouge de chromate d'argent: Ag2CrO4 (s) .
II. TITRAGE DES IONS Cl- PAR LA METHODE DE MOHR
1) Principe du titrage direct des ions chlorure par la méthode de MOHR 2) Titrage des ions Cl- dans l'eau de Vichy Saint-Yorre
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burette graduée avec la solution de nitrate d'argent à
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VE = 7,7 mL
Avant le dosage En cours de dosage, avant
équivalence A l'équivalence
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b) Une fois que tous les ions chlorure ont réagi avec les ions argent, un ajout supplémentaire d'ions argent conduit à la formation du précipité rouge de chromate d'argent: Ag2CrO4 (s) .
II. TITRAGE DES IONS Cl- PAR LA METHODE DE MOHR
1) Principe du titrage direct des ions chlorure par la méthode de MOHR 2) Titrage des ions Cl- dans l'eau de Vichy Saint-Yorre
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Avant le dosage En cours de dosage, avant
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b) Une fois que tous les ions chlorure ont réagi avec les ions argent, un ajout supplémentaire d'ions argent conduit à la formation du précipité rouge de chromate d'argent: Ag2CrO4 (s) .
II. TITRAGE DES IONS Cl- PAR LA METHODE DE MOHR
1) Principe du titrage direct des ions chlorure par la méthode de MOHR 2) Titrage des ions Cl- dans l'eau de Vichy Saint-Yorre
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1 mL de solution de chromate de potassium et le barreau aimanté.
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VE = 7,7 mL
Avant le dosage En cours de dosage, avant
équivalence A l'équivalence
On mesure. On a donc [Cl−] = 6,9.10−3 mol/L. Ceci correspond `a une concentration massique. On est tr`es proche de la valeur indiqu´ee sur l’emballage (235 mg/L).
158 Chapitre 20. M20 : Caract´erisation et dosage d’ions en solution aqueuse