Collège Shawinigan. Département de Chimie. Expérience #6. Solutions tampons. par. Rédacteur: Gr: Collaborateur:

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1 Collège Shawinigan Département de Chimie Expérience #6 Solutions tampons par Rédacteur: Gr: Collaborateur: Rapport de laboratoire présenté dans le cadre du cours PRÉPARATION DE SOLUTIONS à, professeur de Chimie Date de la séance de laboratoire: Date de la remise du rapport: Hiver

2 Analyse des solutions tampons 1. But Préparer différentes solutions tampons selon la méthode directe et selon la méthode indirecte. Déterminer la capacité tampon de différentes solutions. 2. Théorie Le mélange d'un acide faible et de sa base conjuguée ou d'une base faible et de son acide conjugué constitue une solution tampon. On les nomme "tampon" car elles ont la propriété de conserver un ph à peu près constant lorsqu'on y ajoute une petite portion d'un acide ou d'une base. De plus, l'effet de dilution de modifie pas sensiblement le ph. Les solutions tampons sont utilisées en laboratoire pour calibrer un ph-mètre, pour maintenir le ph d'essais biologiques constant. L'efficacité d'un tampon est à son maximum lorsque le rapport acide faible : base conjuguée est égal à 1. Le ph d'une telle solution peut être déterminé à l'aide de l'équation de Henderson-Hasselbalch: [HA] ph = pka log éq. 1 [A ] où, pka = celui du couble acide-base conjuguée; [A - ] = concentration molaire volumique de la base faible; [HA] = concentration molaire volumique de l'acide faible. La capacité tampon ou le pouvoir tampon correspond à la quantité (en mole) d'acide, H 3 O +, ou de base, OH - que l'on doit ajouter à un litre de tampon pour modifier le ph de ce dernier de 1,00 unité. Quelques équations chimiques utiles: NH 3 + H 2 O NH 4 OH éq. 2 ammoniac eau ammoniaque NH 4 OH + HCl NH 4 Cl + H 2 O éq. 3 NH 4 Cl + NaOH NH 4 OH + NaCl éq

3 3. Mode opératoire Partie I : Préparation des solutions 1. À partir de la solution commerciale, préparez 1L d'une solution d'ammoniac (NH 3 ) de concentration molaire volumique ~0,2M. *** Attention, vapeurs corrosives (irritantes) *** Volume de base (NH 4 OH) requis:. 2. Préparez 1L d'une solution ~0,2M de chlorure d'ammonium (acide conjugué de l'ammoniac). La masse du sel requise est:. 3. Préparez le montage de deux burettes de 50 ml sur un support à burettes. Ces burettes vous permettront de distribuer les volumes requis des solutions d'ammoniac et de chlorure d'ammonium. Identifiez chaque burette ainsi que chaque bécher qui vous permettra de verser les solutions préparées aux étapes 1 et 2. Partie II : Préparation des solutions tampons N.B. Soyez efficace A) en mélangeant une solution d'un acide faible et une solution de sa base conjuguée 1. Préparez chacune des solutions suivantes dans un ballon jaugé de 100,00 ml: Sol'n Volume de NH 3 ~ 0,2 M (ml) Volume de NH 4 Cl ~ 0,2 M (ml) Molarité totale (mol/l) ph mesuré 1 4,33 0,37 2 2,55 2,45 3 0,48 4, ,30 3, ,50 24,50 6 4,80 45,20 * N'oubliez pas de compléter au trait de jauge... * - 3 -

4 B) à partir d'un acide faible ou d'une base faible et d'un acide ou d'une base forte 1. Étalonnez un ph-mètre avec un tampon de ph = 10, Transférez 50,00 ml de la solution de chlorure d'ammonium dans un bécher haute forme de 200 ml et identifiez le contenu du bécher: solution # Transférez 50,00 ml de la solution d'ammoniac dans un bécher haute forme de 200 ml et identifiez le contenu du bécher: solution # Remplaçez le contenu des deux burettes par vos solutions étalonnées d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de sodium. N'oubliez pas de normaliser la burette et d'identifier son contenu. 5. À l'aide du ph-mètre et d'un agitateur magnétique, ajoutez le NaOH à la solution 7 de façon à obtenir un poh de 4,75. Notez le volume d'hydroxyde de sodium ajouté. Transférez quantitativement le contenu dans un ballon jaugé de 100,00 ml et complétez au trait de jauge. Transférez le contenu du ballon dans un autre contenant et mesurez à nouveau le ph du tampon. Notez-le. 6. À l'aide du ph-mètre et d'un agitateur magnétique, ajoutez le HCl à la solution 8 de façon à obtenir un ph de 9,25. Notez le volume de chlorure d'hydrogène ajouté. Transférez quantitativement le contenu dans un ballon jaugé de 100,00 ml et complétez au trait de jauge. Transférez le contenu du ballon dans un autre contenant et mesurez à nouveau le ph du tampon. Notez-le. Partie III : Détermination de la capacité tampon des solutions préparées 1. Pipettez 25,00 ml d'un tampon dans deux béchers haute forme de 200 ou de 100 ml. *** N'ajoutez pas d'eau distillée pour effectuer les titrages *** 2. Déterminez le volume d'acide requis pour abaisser le ph de 1,00 unité (bécher 1). 3. Déterminez le volume de base requis pour élever le ph de 1,00 unité (bécher 2). 4. Répétez les étapes 1 à 3 pour chaque solution tampon préparée

5 Partie IV : Détermination de la capacité tampon de l'eau et d'un comprimé antiacide 1. Pipettez 50,00 ml d'eau distillée et déterminez la capacité tampon de la même façon qu'à la partie III. 2. Dissolvez 1 comprimé anti-acide préalablement pesé dans un ballon de 100,00 ml avec de l'eau distillée. Pipettez 25 ml de la solution préparée et déterminez la capacité tampon en ajoutant du HCl. Partie V : Détermination de la concentration des solutions 1. Titrez la solution de chlorure d'ammonium avec votre solution étalon de NaOH. Pipettez 10,00 ml de la solution de NH 4 Cl dans une fiole conique de 250 ml, ajoutez 100 ml d'eau et quelques gouttes de l'indicateur jaune d'alizarine (jaune à rouge). Faites trois essais. 2. Titrez la solution d'ammoniaque avec votre solution étalon de HCl. Pipettez 10,00 ml de la solution de NH 3 dans une fiole conique de 250 ml, ajoutez 100 ml d'eau et quelques gouttes de l'indicateur rouge de méthyle (jaune à rouge). Faites trois essais. 4. Cahier de laboratoire 1. Titre de l expérience 2. But 3. Résumé des manipulations sous la forme d un organigramme 4. Données et observations - 5 -

6 5. Rapport de laboratoire 1. Page titre 2. Données et observations Tableau # 1 Préparation des solutions tampons Sol'n # V NH 3 V NH 4 + V HCl [ ] V NaOH [ ] V total ph mesuré ± Tableau # 2 Détermination de la capacité tampon eau Sol'n # antiacide* V prélevé V HCl [ ] V NaOH [ ] Δ ph ± Δ ph ± * solution de 1 comprimé de marque = ± g ds ± ml - 6 -

7 Tableau # 3 Détermination des concentrations des différentes solutions Produisez votre tableau. OBSERVATIONS: 3. Calculs + - Calculez la concentration de NH 3 et de NH 4 - Calculez la molarité totale de chaque solution tampon (1 à 8) - Calculez le ph prévu des solutions 1 à 8 - Calculez les capacités tampons 4. Résultats Tableau # 4 Caractérisation des tampons Sol'n # 1 [NH 3 ] [NH 4 + ] M totale ph mesuré ± ph prévu % écart

8 Tableau # 5 Capacités tampons Sol'n # n HCl ajoutée(s) (mol) n NaOH ajoutée(s) (mol) eau 0 antiacide * * : marque du comprimé M totale du tampon capacité tampon mol/comprimé *** La qualité des résultats est évaluée *** 5. Discussion - Commentez le choix des indicateurs HA-B. - Commentez les ph obtenus par rapport à ceux prévus. - Quel est l'effet de la molarité du tampon sur la capacité tampon? - Quel est l'effet du rapport HA/B sur la capacité tampon? - 8 -

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