Objectifs : Rappel sur les titrages. Déterminer, à partir des résultats d une epérience, le volume versé à l uivalence lors d un titrage acide-base ; Montrer qu un indicateur coloré convenablement choisi permet de repérer l uivalence ; Détermination du tau d avancement final d une réaction de titrage acido-basique. I. Rappels sur les titrages Le dosage par titrage est une méthode chimique qui permet d accéder à une concentration inconnue. I.1. Conditions à respecter Pour qu une réaction puisse être utilisée comme réaction de titrage, il faut qu elle soit : - rapide ; - totale (l un des deu réactifs en présence doit être totalement consommé) ; - spécifique de l espèce à doser (le réactif titrant doit réagir uniquement avec le réactif titré). I.2. Principe du titrage On fait réagir un volume connu (prise d essai) de la solution contenant l espèce à doser (réactif titré) avec une autre espèce chimique en solution (réactif titrant) introduite en quantité connue (concentration et volume connus). On réalise ainsi une réaction de titrage. Potence + pince urette graduée Solution titrante ph-mètre Électrode de ph écher Solution titrée gitateur magnétique I.3. L uivalence On appelle uivalence, l état du système chimique pour lequel il y a changement de réactif limitant : - avant l uivalence, c est le réactif titrant qui est le réactif limitant. - après l uivalence, c est le réactif titré qui est le réactif limitant. À l uivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques et l avancement de la réaction est noté. Soit le réactif titré de concentration C inconnue et le réactif titrant de concentration connue C n i () C V et n() C V avec V, : le volume de versé à l uivalence, uation du titrage a + b d D + e E Etat du système vancement Quantités de matières (mol) E.I. 0 n i () C V n() versé C V, 0 0 E.C.T. C V a C V b d e E.F. C, V a C V, b Page 1 sur 6 d e À l uivalence, les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques donc : C V a 0 et C V, b 0 C C V V, n() i n() versé Soit donc on a a b a b
II. Quelles sont les différentes méthodes de titrage? II.1. Le titrage colorimétrique La réaction du titrage se fait en présence d un indicateur coloré acido-basique, le changement de couleur de l indicateur se faisant pour ph pk (HInd / Ind ) a Pour faire le choi du meilleur indicateur coloré pour le titrage il faut que : Le ph à l uivalence (ph ) se situe dans une zone de virage de l indicateur coloré. (dans ce cas l indicateur change de couleur lorsqu on se trouve à l uivalence) la zone de virage de l indicateur coloré soit telle que pk a 1 < ph < pk a + 1 Le ph se situe dans la zone de virage du leu de romothymol, c est donc cet indicateur coloré qu il faut choisir pour effectuer le titrage colorimétrique. II.2. Le titrage conductimétrique On suit l évolution de la conductivité σ ou la conductance G de la solution à l aide d un conductimètre. La courbe σ ou G f (V) permet d analyser l évolution de la réaction. L uivalence se repère par une rupture de pente : On trace les 2 portions de droites ; L abscisse du point d intersection de ces deu droites donne la valeur du volume uivalent V. ttention : il faut savoir interpréter l allure du graphe obtenu en utilisant les conductivités molaires ioniques de toutes les espèces présentes en solution lors du titrage! (c.f. cours de 1 ère S) II.3. Le titrage ph-métrique On suit l évolution du ph de la solution à l aide d un ph-mètre. La courbe ph f (V) permet d analyser l évolution de la réaction. Page 2 sur 6
III. Comment repère-t-on l uivalence dans le cas du titrage ph-métrique? III.1. Méthode des tangentes parallèles On trace la courbe ph f (V) ; On trace deu tangentes à la courbe, parallèles et placées de part et d autre du saut de ph ; On trace ensuite une droite perpendiculaire à ces deu tangentes ; Enfin on construit la médiatrice de cette droite : elle coupe la courbe de titrage au point d uivalence d abscisse V. III.2. Méthode de la dérivée Le point uivalent correspond à la plus grande variation du ph. dph La dérivée de la fonction ph f (V) (soit ) présente donc un etremum (maimum ou minimum) au dv point uivalent. Page 3 sur 6
IV. Quel est le tau d avancement final lors d une réaction de titrage? Eemple : Cas du titrage d un volume V d acide acétique de concentration molaire C par un volume de soude ajouté V (qui n est pas nécessairement le volume à l uivalence) d une solution de soude de concentration molaire C. uation du titrage CH + 3CO 2H (aq) - HO (aq) CH CO + H O 3 2,(aq) 2 (l) Etat du système vancement Quantités de matières (mol) E.I. 0 C V E.C.T. C V C V EXCES E.F. état d uilibre f C V C V D après le tableau d avancement n(ho ), C V soit C V n(ho ), Or à l uilibre, on a n(ho K e K e ), [HO ] (V + V ) (V + V ) (V + V + ph [H O ] 10 3 ) De plus, si la réaction est supposée totale alors ma C V insi on a l epression de l avancement final de la réaction de titrage qui est : Si on prend V 20mL, C τ ma 0,20mol L C 1, V V K 10 C e ph V (V + V 8,0mLalors on a ph 5,0 : on trouve τ 0,99 Le tau d avancement de la réaction acido-basique après chaque addition de réactif titrant est quasiment égal à 1. La transformation acido-basique du titrage peut être considérée comme totale. ) Plus la différence de pk a entre les deu espèces mises en présence lors de la réaction de titrage est élevée, plus la réaction sera totale, donc plus τ sera proche de 1. C est le cas lors du titrage : - d un acide fortement dissocié par une base fortement protonée et réciproquement ; - d un acide faiblement dissocié par une base fortement protonée ; - d une base faiblement protonée par un acide fortement dissocié. Page 4 sur 6
V. Les différents cas La solution titrante est une solution d une espèce fortement dissociée dans l eau, c'est-à-dire un acide ou une base dont le pk a est souvent inférieur à 0 pour les acides (HCl (aq) / Cl (aq) : pk a 3) et peut être supérieur à 14 pour les bases (NH 3, (aq) / NH 2 (aq) : pk a 23). V.1. Titrage d un acide «fort» par une base ««forte» Eemple : titrage de l acide chlorhydrique par la soude. V.2. Titrage d une base «forte» par un acide «fort» Eemple : titrage de la soude par l acide chlorhydrique. Page 5 sur 6
V.3. Titrage d un acide «faible» par une base «forte» Eemple : titrage de l acide éthanoïque par la soude. V.4. Titrage d une base «faible» par un acide «fort» Eemple : titrage de l ion hydrogénocarbonate (HCO 3 ) par l acide chlorhydrique. Page 6 sur 6