ChimieLes différents titragesChap.19

TS Thème : Agir Cours

Chimie Les différents titrages Chap.19

 Travail à faire : lire attentivement le cours. Noter sur une feuille les difficultés rencontrées. Faire les exercices.

I. Titrage direct

 Titrer ou doser une espèce chimique (molécule ou ion) dans une solution, c’est déterminer la concentration molaire de cette espèce dans la solution considérée, ou, ce qui est équivalent, la quantité de matière de cette espèce dans un volume déterminé de la solution.

1. Définition d’un titrage direct

 Le titrage direct met en jeu une réaction chimique entre un réactif titrant et le réactif dont on veut déterminer la concentration (le réactif à titrer).

 Une réaction de titrage direct doit être rapide, totale et univoque.

 On distingue 3 types de titrage direct :

 Titrage pH-métrique

 Titrage conductimétrique

 Titrage colorimétrique 2. Equivalence d’un titrage

 Lorsque le réactif titrant versé et le réactif titré, présent dans le bécher (ou l’erlenmeyer), sont en proportions stœchiométriques et ont entièrement réagit, on se trouve à l’équivalence du titrage.

 On peut déterminer la concentration de la solution à titrer : réaction de titrage (ou dosage) : aA+bB  dD + eE À l’équivalence : =

II. Titrage conductimétrique

 Animation : http://www.spc.ac-aix-

marseille.fr/phy_chi/Menu/Activites_pedagogiques/cap_exp/animations/titrage_conducim.swf (Ac. de Marseille).

 Au cours d’un dosage direct conductimétrique, la courbe

 = f(Vtitrant) présente 2 demi-droites de pentes différentes.

 Le point d’intersection de ces 2 demi-droites est le point équivalent E (VE, E).

 Un titrage conductimétrique est utilisé dans le cas où la concentration des espèces ioniques varient au cours du dosage.

III. Titrage pH-métrique

 Animation : http://www.spc.ac-aix-

marseille.fr/phy_chi/Menu/Activites_pedagogiques/cap_exp/animations/titrage_ph.swf (Ac. de Marseille)

 Lors d’un titrage pH-métrique, voir page suivante, on observe une brusque variation de pH à l’équivalence.

La dérivée de la courbe pH = f(Vtitrant) passe par un extremum (maximum ou minimum).

 On réalise un titrage pH-métrique lorsque la réaction de titrage, rapide et totale, est une réaction acide-base.

 Pour déterminer le point équivalent E (Vtitrant,E, pHE), on utilise 2 méthodes.

Méthode des tangentes

 Animation : http://theobromine.uchini.be/video/methode-tangente.swf (theobromine's blog)

 Tracer une première tangente à la courbe, un peu avant le saut de pH.

 Tracer une seconde tangente, parallèle à la 1^ère, après le saut de pH.

Schéma de dosage

 Tracer une perpendiculaire aux 2 tangentes (en dehors du saut de pH)

 Tracer une parallèle aux 2 tangentes passant par le milieu de la perpendiculaire

 Le point d’intersection de la parallèle et de la courbe pH = f(Vtitrant) correspond au point d’inflexion, donc au point équivalent E (Vtitrant,E, pHE).

Tracer la courbe dérivée

 La dérivée du pH par rapport au volume titrant Vtitrant ou

= f(Vtitrant) passe par un extrémum qui correspond au point d’inflexion c’est à dire à l’équivalence.

 Cette courbe permet d’obtenir le volume versé à l’équivalence Vtitrant,E

 La courbe = f(Vb) passe par un maximum correspondant à l’équivalence

IV. Titrage colorimétrique

 On peut repérer l’équivalence à l’aide d’un indicateur coloré. Un indicateur coloré est un couple acide/base dont les 2 espèces n’ont pas la même teinte.

 Il est nécessaire que la zone de virage de l’indicateur coloré englobe le point équivalent pour que la détermination de l’équivalence soit la plus précise possible.

 E xe mp le : on effectue le titrage d’un acide par une base. Le pH à l’équivalence est 7. On utilisera comme indicateur coloré le bleu de bromothymol car pour pH < 6 sa couleur est jaune et pour pH > 7,6 la couleur est bleue. Sa couleur au moment de l’équivalence est verte (mélange de jaune et de bleu).

V. Exercices à savoir faire impérativement 1. Exemple d’un titrage conductimétrique

 Une solution d’ammoniac NH3, de concentration CB, est dosée par une solution d’acide chlorhydrique (H3O⁺(aq)+ C

ℓ

1.1. Ecrire l’équation de réaction support du titrage. Les ions C

ℓ

………..

………..

………..

………..

………..

1.2. Citer les deux couples acidobasiques présents dans l’équation de la réaction support du titrage.

………..

………..

………..

Indicateur coloré Couleur de la forme acide Zone de virage Couleur de la forme basique

hélianthine rouge 2,4-4,4 jaune

bleu de bromothymol (BBT) jaune 6,0-7,6 bleu

phénolphtaléine (PP) incolore 8,2-9,9 rose

 Ce dosage est suivi par conductimétrie. Les résultats, lorsqu’on dose 20,0 mL de la solution

d’ammoniac, sont dans le tableau ci-dessous. En début de dosage on a complété le bécher à 250 mL avec de l’eau distillée.

V (mL) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9,5 10

σ (mS.m^-1) 2,0 6,0 10 14 19 23 29 32 36 41 43 45

V (mL) 10,5 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

σ (mS.m^-1) 49 53 62 70 79 87 96 104 113 122 130

1.3. Représenter, ci-dessous, la courbe σ = f(V). L’origine des axes est au point (0 ; 0).

 Valeurs de la conductivité molaire ionique  en S.m².mol^-1 :

(C

ℓ

...

...

...

...

...

...

1.6. Justifier l’allure de la courbe obtenue après l’équivalence.

...

...

...

...

...

1.7. Pour réaliser ce titrage, on a mis la solution d’ammoniac dans un bécher puis on a ajouté de l’eau distillée afin d’obtenir un grand volume de solution. Pourquoi a-t-on fait cela?

...

...

...

...

2. Exemple d’un titrage pH-métrique

 On réalise le titrage pH-métrique d’une solution d’ammoniac NH3 de volume Vs = 10,0 mL, de concentration CS

par de l’acide chlorhydrique (H3O⁺ + C

ℓ

(aq) + H2O (ℓ) .

 On obtient la courbe ci-dessous, représentant le pH en fonction du volume V d’acide chlorhydrique versé.

2.1. Déterminer par la méthode des tangentes le volume d’acide versé à l’équivalence.

2.2. Déterminer la relation à l’équivalence entre la quantité de réactif titré initialement introduit et celle du réactif titrant versé à l’équivalence.

2.3. En déduire la concentration CS.

3. Tests : Faire les exercices 1 à 7 p.485 (sans justifier vos réponses).

4. Voici des extraits de protocoles expérimentaux

 Protocole 1 : On réalise expérimentalement un titrage dont la réaction support de titrage est une réaction acido- basique d’une solution d’acide méthanoïque (HCOH) par une solution d’hydroxyde

 Protocole 3 : On réalise expérimentalement un titrage dont la réaction support de titrage est une réaction d’oxydoréduction d’une solution contenant des ions permanganate MnO4-

(aq) par une solution contenant des ions fer (II) Fe²⁺(aq). Données : Fe³⁺(aq) +

e

(aq) + 8 H⁺(aq) + 5

e

4.2. Définir l’équivalence d’un titrage.

4.3. Déterminer, pour chaque protocole, la relation à l’équivalence entre la quantité de réactif titré initialement introduit et celle du réactif titrant versé à l’équivalence.