1 • Quels sont les paramètres qui influencent la fiabilité et la sensibilité aux ions de chaque électrode spécifique? Rémi BERTOLO14492

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• Quels sont les paramètres qui influencent la fiabilité et la sensibilité aux ions de chaque électrode spécifique ?

Electrode pH Electrode de Fluorure

https://www.sodimel.fr

Electrode de Platine

https://www.hannainstruments.fr https://encrypted-tbn0.gstatic.com

Quelques exemples d’électrodes

Rémi BERTOLO 14492

PLAN

 I – Electrode aux ions Salicylate

1 - Fabrication de la membrane au Salicylate de Cristal Violet 2 - Assemblage de l’électrode

3 - Vérification de son efficacité sur une gamme de solutions étalon

 II – Electrode à CO₂

1 - Assemblage de l’électrode

2 – Vérification de son efficacité en étalonnage 3 – Utilisation en analyse de boissons pétillantes Conclusion

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I – Electrode aux ions salicylate

• Electrode de verre classique

3 Na⁺

Na⁺

Na⁺ Na⁺

Na⁺

Na⁺ Na⁺ Na⁺

Réseau de SiO₂

avec Al³⁺

Ca²⁺

et Na⁺ VERRE : H⁺

H⁺

H⁺

H⁺ H⁺ H⁺ H⁺ H⁺ H⁺ H⁺

H⁺ H⁺

H⁺

H⁺

H⁺

H⁺ H⁺ H⁺

H⁺ H⁺ H⁺ H⁺ H⁺ H⁺

H⁺

H⁺ Différence de [H⁺]

Paroi sensible de

l'électrode de verre solution interne de l'électrode de verre solution externe à

l'électrode de verre Na⁺

Na⁺

Na⁺

Na⁺ Na⁺

H⁺

H⁺

H⁺

H⁺

H⁺

H⁺

H⁺

Na⁺

Na⁺

Na⁺

Na⁺

Na⁺ Na⁺

Na⁺ Na⁺ Na⁺

Na⁺ Na⁺

ddp induite par le taux d'échange entre Na⁺ et H⁺ , par dissymétrie électrique de la paroi de verre

4 V⁺

S^-

S^-

S^- S^- S^-

S^- S^- S^- S^-

S^-

S^-

S^- S^-

S^-

S^-

S^-

S^- S^- V⁺

V⁺ V⁺ V⁺ V⁺

V⁺ V⁺

V⁺

V⁺

V⁺ S^- S^- V⁺

V⁺

V⁺ V⁺

V⁺ V⁺

V⁺ V⁺

V⁺

S^-

S^-

S^- S^- S^-

S^-

S^- S^- S^-

S^- S^-

S^- S^- S^-

S^- S^- S^- S^-

S^- S^-

S^-

S^-

S^-

S^-

S^- S^-

S^- Na⁺

Na⁺ Na⁺

Na⁺ Na⁺ Na⁺ Na⁺ Na⁺ Na⁺

Na⁺ Na⁺ Na⁺ Na⁺

Na⁺ Na⁺ Na⁺

Na⁺ Na⁺

Na⁺

Na⁺ Na⁺

Na⁺

Na⁺ Na⁺

Na⁺ Na⁺

Na⁺

Na⁺ Différence de [S^-, Na⁺]

ddp induite par le taux de paires d'ions S-, Na+ et V+, S- ,

par dissymétrie électrique de la paroi de PVC dopée au Salicylate de Cristal Violet

DDP

• But de l’électrode : détecter et doser les ions salicylate

1 - Fabrication de la membrane au Salicylate de Cristal Violet

5

+ + +

Acide

Salicylique Soude Cristal

Violet eau

Salicylate de Cristal Violet Précipitation du

Salicylate de Cristal Violet

O

H O

OH

+ ^HO– + ^N

N

N⁺ Cl^–

N

N

N⁺

O OH O

+ ^Cl–

Salicylate de Cristal Violet Cristal

Violet Soude

Acide Salicylique

 Dissolution du PVC dans le THF (plastique de boîte de mouchoirs) (≈10min)

 Evaporation du solvant (≈ 1 semaine) ==> tubes à essai brisés

6 PVC

dissous dans du THF

Salicylate de Cristal Violet

2 – Assemblage de l’électrode

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membrane sélective : salicylate de cristal violet / PVC

ouverture : contact avec la solution étudiée

bouchon à vis rondelles d'étanchéité tube à essai en verre avec pas de vis

ligne de coupe du tube à essai

électrode de référence Ag/AgCl

Solution de (Ac.Sal + NaOH + NaCl)

pour électrode de

référence

3 - Vérification de son efficacité sur une gamme de solutions étalon

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1,00E-01 5,00E-02 1,00E-02 5,00E-03 1,00E-03

1,00E-04 5,00E-05

5,00E-04 1,00E-05 5,00E-06

Résultats expérimentaux

9

R² = 0,9269

0 50 100 150 200 250

0 1 2 3 4 5 6 7

E (mV)

-LOG[SALICYLATE]

EVOLUTION DU POTENTIEL EN FONCTION DE LA CONCENTRATION EN IONS SALICYLATE

Perte de sensibilité Electrode sensible et réponse proportionnelle

II – Electrode à CO ₂

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Solution de HCO₃^- pH = -log[CO₂] + Cte paroi sensible aux H⁺

de l'électrode de verre

film perméable à CO₂ exclusivement

électrode de verre

CO

1 - Assemblage de l’électrode

solutions des électrodes de référence de l'électrode de verre ( KCl concentré )

Ponts en céramique faisant jonction électrique entre les 2 compartiments de l'électrode de verre

Paroi de verre : élément sélectif aux ions H⁺ de

l'électrode de verre

élastique de maintien

Solution HCO₃^-

papier cigarette film "étirable" , perméable à CO₂ :

élément sélectif de l'électrode à CO₂ électrodes de référence de l'électrode de verre

( Ag/AgCl )

11

50 mL

5 mL

µL500 eau

Solution tampon (citrate)

Solution à analyser

Mesure

12 100 mL

Acide citrique + Citrate de sodium

Solution Tampon (ph=4,8)

13

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30

2 2 , 5 3 3 , 5 4 4 , 5

E (mV)

-LOG[CO2]

2 – Courbe d’étalonnage de l’électrode au CO ₂ par NaHCO ₃

Perte de sensibilité Electrode sensible et réponse proportionnelle

-55 14

-45 -35 -25 -15 -5 5

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

E (mV)

T (S)

ANALYSE DES SODAS : RÉPONSE DE L’ÉLECTRODE EN FONCTION DU TEMPS

Badoit Vals Perrier

San Pellegrino E (mV) Orangina

Coca-Cola Zero

1250 1100 420 243 [HCO₃^-]

CONCLUSION

 Sensibilité et fiabilité dans des solutions de concentration > 10^-4

 Potentiellement fiable car réponse aux échanges d’ions

==> chercher les ions ou molécules perturbatrices qui pourraient fausser les résultats

 Problème lié à l’inertie des 2 électrodes (temps de réponse)

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ANNEXE

 K₁= ^{[ ]}

[ ] , ==> [ ₂] = (1)

OU ₃ ⁻ = ^{[ ]} (2)

 K₂ = ^{[ ]}

[ ] , ==> [ ₃²⁻] = _{[ ]} (3)

= ^{( )}

[ ] = ^{[ ]} (4)

électroneutralité de la solution

 [Na⁺] + [H⁺] = [HCO₃^-] + 2[CO₃^2-] + [HO^-] or [HO^-] =

[ ] (5)

= (2) + 2* (4) + (5) = ^{[ ]} + 2 ^{[ ]} +

[ ]

En travaillant a [HCO₃^-] > 10^-3 et a [Na⁺] fixé

 [CO₂] = [H+]2 + Na⁺ [H⁺] − Ke

K1 ( 1 + 2KH⁺² ) ==> [CO₂] = Na⁺ [H⁺] = K’[H+]

et ^{K’= Na+[H+]}

 Ainsi pCO₂ = -log K’ + pH

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• Etude de la solution au contact de la membrane de verre