INITIATION A L ANALYSE VOLUMETRIQUE

Faculté de Médecine d’Alger Département de Pharmacie Laboratoire de Chimie Analytique

INITIATION A L’ANALYSE VOLUMETRIQUE

ET PRESENTATION DU MATERIEL DE LABORATOIRE

Polycopiés support de travaux pratiques

2

année Pharmacie - 2016/2017

PLAN

PARTIE I : MATERIEL DE LABORATOIRE 1. Matériaux utilisés

2. Verrerie de laboratoire 3. Matériel de pesée 4. Matériel de broyage

5. Autres matériels de laboratoire

PARTIE II : ETIQUETAGE DES REACTIFS 1. Pictogrammes

2. Phrases de risque (phrases R) 3. Phrases S : Conseils et prudence

PARTIE III : LES PHARMACOPEES 1. Définition de la pharmacopée

2. Utilité de la Pharmacopée 3. Définition d’une monographie

PARTIE IV : PREPARATION DES SOLUTIONS 1. Préparation d’une solution à partir d’un liquide 2. Préparation d’une solution à partir d’un solide

PARTIE V : TITRAGES VOLUMETRIQUES 1. Analyses qualitative et quantitative

2. Analyses classique et instrumentale 3. Titrimétrie

4. Titrage volumétrique 5. Substances étalons

6. Déroulement d’un dosage volumétrique 7. Point d’équivalence

8. Modalité d’un titrage

PARTIE VII : EXPRESSION DES MESURES ET DES RESULTATS 1. Incertitude absolue

2. Incertitude relative

3. Calcul des incertitudes

4. Expression des résultats calculés ou mesurés

SEPTIEME PARTIE : COMPORTEMENT AU LABORATOIRE

PARTIE I : MATERIEL DE LABORATOIRE

1. Matériaux utilisés :

 Métaux: Acier inoxydable, platine, nickel…

 Matière plastique:Polyéthylène, polypropylène…

 Silice: Inerte chimiquement, transparente à l’UV.

 Porcelaine: Inerte vis-à-vis des solutions alcalines.

 Verre:Sodo-calcique (verrerie de précision), borosilicaté (inerte aux réactifs chimiques sauf vis-à- vis de l’acide fluorhydrique et des produits alcalins de pH>10, construction de matériel devant être chauffé).

2. Verrerie de laboratoire :

On distingue:

 La verrerie usuelle : Ex: bécher, Erlen….

 La verrerie de mesure avec précision moyenne:

Ex: Éprouvette …

 La verrerie de mesure avec grande précision:

- Classe A: Erreur de précision < 0.2%

- Classe B: Erreur de précision < 2%

Ex: Burette, fiole jaugée, pipette jaugée…

a. Verrerie usuelle :

- BECHER ou VASE DE PRECISION :

Utilisé pour:

 Stocker une solution (avant un prélèvement par exemple).

 Effectuer certains dosages (pH métriques notamment).

NB: La graduation est indicative. Le bécher n’est pas utilisé pour mesurer précisément un volume.

- ERLENMEYER ou FIOLE CONIQUE :

Remplit les mêmes fonctions qu’un bécher, mais il est préférable au bécher pour:

 Effectuer des titrages volumétriques.

 Sa forme permet d’éviter les projections en cas de réactions violentes.

b. Verrerie de mesure avec précision moyenne :

- EPROUVETTE GRADUEE :

 Utilisée pour prélever les liquides avec une précision moyenne.

 Il faut choisir une éprouvette dont le volume est le plus proche du volume à mesurer.

- PIPETTE GRADUEE :

 Permet de mesurer de petits volumes des liquides avec précision moyenne.

 Utilisée pour prélever des liquides lors de la préparation des solutions.

c. Verrerie de mesure avec grande précision :

- FIOLE JAUGEE :

Utilisée pour:

 Mesurer des volumes avec une grande précision.

 Préparer les solutions par dissolution ou pas dilution.

- PIPETTES JAUGEES :

 Permettent de mesurer avec précision des petits volumes de liquides.

 Utilisées pour prélever des liquides lors de la préparation des solutions.

 Il existe des pipettes à un trait de jauge ou à deux traits de jauge.

- BURETTE :

 Permet de verser et de mesurer des volumes précis de solution.

 Principalement utilisée dans les dosages volumétriques.

 Lecture et ajustement du trait de jauge :

Les yeux et le bas du ménisque doivent être parfaitement alignés sur un axe horizontal.

3. Matériel de pesée :

- BALANCE ANALYTIQUE :

 Utilisée pour peser les réactifs ou les échantillons à analyser.

 Règles d’utilisation des balances:

 Laisser refroidir à température ambiante, avant la pesée, tout objet qui a dû être chauffé.

 L’horizontalité de la balance doit être vérifiée et corrigée avant chaque pesée.

 Manipuler les objets avec une pince pour éviter de contaminer les échantillons avec les doigts.

 Maintenir la balance dans un état de propreté rigoureuse (brosse à poils de chameau).

 Protéger la balance contre la corrosion.

 Centrer la charge sur le plateau.

 En cas de dépassement de la masse, ne pas reprendre de solide avec la spatule.

- VERRE DE MONTRE :

 Sert à entreposer de petites quantités de solide en poudre ou en grumeaux…

- SPATULES :

 Prélever un solide en poudre fine ou en grumeaux…

4. Matériel de broyage :

- MORTIER ET PILON

 Broyage de corps solides comme les comprimés ou trituration de poudres ou de pommades.

5. Autres matériels de laboratoire :

- PISSETTES :

Contenant en plastique d’eau distillée, utilisée pour:

 Rincer la verrerie.

 Compléter les fioles jaugées jusqu’au trait de jauge.

- ENTONNOIR :

 Permet de verser un liquide dans un flacon à col étroit en évitant les pertes.

 Utilisé pour les montages de filtration.

- PAPIER FILTRE :

 Utilisé pour filtrer les solutions hétérogènes.

 Teneur en cendre ou résidu de pyrolyse:

Peser 10 g de papier filtre après pyrolyse à 800°C dans un récipient en platine.

- Papier filtre sans cendre pour analyse quantitative:

Teneur en cendre <0,01%.

-Papier filtre standards pour analyse qualitative:

Teneur en cendre est d’environ 0,1%.

- MICROPIPETTE :

 Utilisée pour prélever des volumes de l’ordre des microlitres.

- DESSICCATEUR :

 Utilisé pour isoler un produit de l’atmosphère et/ou le dessécher.

 Desséchant:

Placé au fond du dessiccateur, capte les vapeurs émises par les produits à isoler.

Ex: H2SO4, NaOH, Silicagel…

- AMPOULE A DECANTER:

 Utilisée pour les extractions liquide-liquide.

 Permet de séparer deux liquides non-miscibles et puis de les récupérer.

- CRISTALLISOIR :

 Permet de stocker des liquides en grandes quantité.

- REFRIGERANT :

 Utilisée dans les montages de distillation fractionnée.

 Sert à refroidir et à condenser les vapeurs par un courant d’eau froide.

 Le condensat est recueilli par gravité à la sortie du tube.

COMPTE-GOUTTE :

 Permet d’introduire un liquide goutte à goutte dans un milieu réactionnel.

POIRES OU PROPIPETTES :

Système de pipetage muni de trois valves:

 Valve A: Permet de créer une dépression en appuyant sur le corps.

 Valve S: Remplissage de la pipette par aspiration.

 Valve E: Vidange de la pipette.

PARTIE II : ETIQUETAGE DES REACTIFS

Sur l’étiquetage des réactifs figurent les informations telles que :

 La masse moléculaire relative

 Le pourcentage de pureté

 La densité d’un réactif liquide

 La contenance du flacon en Litre pour les réactifs liquides et en Kg pour les réactifs solides.

Ils y figurent aussi :

 Les pictogrammes

 Les phrases R

 Les phrases S

1. Pictogrammes :

Les pictogrammes sont des dessins figuratifs ou symboliques reproduisant des messages de signalisation de risques potentiels ou de dangers vis-à-vis des contenances des produits étiquetés.

2. PhrasesR (phrases de risque) : de R1 à R66 Exemples :

 R1: Explosif à l’état sec.

 R10: Inflammable.

 R23: Toxique par inhalation

 R52: Nocif pour les organismes aquatiques

 R53: peut entrainer des effets néfastes à long terme pour l’environnement aquatique.

 R52/R53: Nocif pour les organismes aquatiques, peut entrainer des effets néfastes à long terme pour l’environnement aquatique.

3. Phrases S (conseils et prudence) : de S1 à S64 Exemples :

 S3: conserver dans un endroit frais.

 S15: conserver à l’écart de la chaleur.

 S29: Ne pas jeter les résidus à l’égout.

 S35: Éliminer ce produit et son récipient dans un centre de collecte des déchets dangereux ou spéciaux.

 S29/35: Ne pas jeter les résidus à l’égout, éliminer ce produit et son récipient dans

un centre de collecte des déchets dangereux ou spéciaux.

PARTIE III : LES PHARMACOPEES

1. Définition de la pharmacopée :

La pharmacopée est un recueil réglementaire régulièrement mis à jour et destiné :

 Aux professionnels de santé utilisateurs de matières premières ou en charge de préparations pharmaceutiques.

 Aux laboratoires (publics et Privés) chargés des contrôles de qualité et service d’évaluation des médicaments.

2. Utilité de la Pharmacopée : La pharmacopée définit:

 Les critères de pureté des matières premières ou des préparations entrant dans la fabrication des médicaments (à usage humain ou vétérinaire).

 Les méthodes d’analyse à utiliser pour en assurer le contrôle.

3. Définition d’une monographie :

Une pharmacopée est constituée de plusieurs monographies:

 Une monographie est un ensemble de spécifications définissant des

caractéristiques qualitatives et quantitatives d’une substance en vue d’assurer une

qualité optimale.

Monographie du PARACETAMOL (Pharmacopée Européenne)

PARTIE IV : PREPARATION DES SOLUTIONS

1. Préparation d’une solution à partir d’un liquide :

 Calcul de la molarité de la solution mère:

Mmère : Molarité de la solution mère m% : pourcentage de pureté du réactif d : Densité du réactif

Mr : Masse moléculaire relative

 Calcul du volume à prélever:

Vp : Volume de solution mère à prélever Mfille : Molarité de la solution fille Vfille : Volume de solution fille

2. Préparation d’une solution à partir d’un solide :

 Calcul de la masse à peser :

m: Masse de réactif à peser

M : Molarité de la solution à préparer Mr : Masse moléculaire du réactif V : Volume de solution à préparer

m = M. Mr . V

PARTIE V : TITRAGES VOLUMETRIQUES 1. Analyses qualitative et quantitative :

- Analyse qualitative :

 Identification des entités chimiques constituant l’échantillon.

- Analyse quantitative :

 Détermination quantitative des analytes.

 Nécessite une identification préalable des analytes.

2. Analyses classique et instrumentale :

- Analyses classiques :

 Titrages ou dosages volumétriques

 La gravimétrie - Analyse instrumentale :

 Colorimétrie

 Chromatographie

 Spectrométrie

3. Titrimétrie : (Analyse quantitative)

Mesure ou détermination de la concentration d’une espèce chimique en solution.

On distingue :

- Selon la réaction mise en jeu:

 Titrages acido-basiques

 Titrages complexométriques

 Titrages oxydo-réducteurs

 Titrages de formation de sels peu solubles - Selon la nature du réactif titrant:

 Titrages acidimétriques

 Titrages alcalimétriques

 Titrages iodométriques

4. Titrage volumétrique :

Mesure exacte du volume d’une solution titrante équivalent à un volume connu d’une solution à titrer.

Le but du titrage est la détermination du titre de la solution à titrer.

 Le titre d’une solution est la proportion du réactif et du solvant au sein de la solution, il s’agit donc au sens large de sa « concentration ».

 Solution titrante : Doit être une solution étalon primaire ou secondaire.

o Solution étalon : Solution de titre exactement connu.

o Solution étalon primaire: Solution préparée avec une substance étalon.

o Solution étalon secondaire: Solution titrée avec une solution étalon primaire.

5. Substances étalons : (Standard ou substance de basse)

Il existe des étalons alcalins et des étalons acides.

o L’étalonnage des solutions acides se fait par des étalons alcalins.

o L’étalonnage des solutions alcalines se fait par des étalons acides.

Une substance étalon répond aux exigences suivantes:

 Pureté chimique : Les impuretés ne doivent pas excéder 0.05 à 0.1%

 Disponibilité: Doit être disponible et faiblement coûteux.

 Stabilité lors de sa conservation à l’état solide ou en solution.

 Poids moléculaire élevée afin de minimiser l’erreur sur la pesée.

 Solubilité: Facilement soluble

 Réaction facile et stœchiométrique

6. Déroulement d’un dosage volumétrique :

Ajout de quantités croissantes du réactif titrant à la solution à titrer

 Point de fin de réaction ou point d’équivalence :

 Point d’équivalence:nA = nB (Point théorique).

- Non détectable à l’œil nu

 Point de fin de réaction:

- Changement de couleur ou formation de précipité.

- Visible à l’œil nu mais excès de réactif titrant

7. Point d’équivalence :

Correspond au moment pour lequel la substance à doser et le réactif titrant sont mélangés en proportions stœchiométriques.

βM

V

= α M

V

8. Modalité d’un titrage :

a. Titrage direct: Réaction directe entre l’analyte et le réactif titrant.

 Conditions d’un titrage direct satisfaisant:

 Réaction complète (totale).

 La stœchiométrie de la réaction doit être parfaitement connue.

 Réaction de titrage rapide.

 Repérage aisé du point équivalent.

Dans le cas où un titrage direct n’est pas possible:

b. Titrage en retour: Réaction du réactif titrant avec l’excès d’un troisième réactif ajouté à l’analyte.

c. Titrage indirect: Réaction du réactif titrant avec le produit de la réaction de l’analyte avec un autre réactif.

d. Titrage par déplacement: Réaction du réactif titrant avec un réactif libéré

PARTIE VII : EXPRESSION DES MESURES ET DES RESULTATS

Il est important de savoir apprécier l’ordre de grandeur de la précision d’une mesure ou d’un résultat.

« INCERTITUDES »

1. Incertitude absolue : X

< X <X

I

= ΔX = (X

– X

)/2

 Cas de la pesée :

 Cas de volume prélevé :

Δm = 0.00001 g

ΔV = 0.030 mL

2. Incertitude relative : I

= ΔX/X

3. Calcul des incertitudes :

Exemple: Préparation d’une solution

 Calcul des incertitudes :

 Y = X + Z =>ΔY= ΔX + ΔZ

 Y = X – Z =>ΔY= ΔX + ΔZ

 Y = X . Z =>ΔY/Y= ΔX/X + ΔZ/Z

 Y = X / Z =>ΔY/Y= ΔX/X + ΔZ/Z

 Y = (X +Z) / W =>ΔY/Y= (ΔX+ΔZ)/(X+Z) + ΔW/W

4. Expression des résultats calculés ou mesurés :

X = (….. ± ΔX) [X]

SEPTIEME PARTIE : COMPORTEMENT AU LABORATOIRE

 Port de blouse large avec manches longues.

 Se munir d’un chiffon propre.

 Calculatrice et cahier de TP individuel indispensables.

 Avoir connaissance du travail et préparation du TP obligatoires.

 Être attentif et éviter tout comportement irréfléchi ou précipité.

 Pour éviter les accidents:

- Vérifier l’état de la verrerie.

- Boucher ou fermer systématiquement le flacon ou le récipient contenant les produits chimiques.

- Après chaque manipulation ranger la verrerie sur le support.

 A la fin de la séance:

- Le matériel doit être rincé;

- La burette doit être vidée et rincée à la fin des titrages.

- La paillasse doit être nettoyée.

- Aucun récipient ne doit rester sur la paillasse.