Page 1 sur 9 SMARTCOURS CHIMIE CONTRÔLE DE LA QUALITE PAR DOSAGE COURS I. DOSAGES Doser une espèce chimique en solution c est déterminer sa concentration. On distingue deux types de dosage : - les dosages par étalonnage - les dosages par titrage direct II. DOSAGE PAR ETALONNAGE 1. Définition Quand la concentration de l espèce chimique est proportionnelle à une grandeur physique (absorbance ou conductivité), on parle de dosage par étalonnage. 2. Principe On cherche à déterminer la concentration d une solution contenant une espèce chimique que l on nomme E. On mesure, pour différentes concentrations connues de E, une grandeur physique (absorbance ou conductivité). Cela nous permet de tracer la courbe d étalonnage (c est une droite). Puis, on mesure la grandeur physique de la solution que l on veut doser. On se reporte sur la courbe d étalonnage et on détermine la concentration recherchée de E.
Page 2 sur 9 Exemple On mesure l absorbance d une solution E, on trouve A = 0,6. A l aide de la courbe d étalonnage, on détermine la concentration de E et on trouve (traits rouges) : 5 mmol.l -1 Absorbance 0,8 0,6 0,4 0,2 1 2 3 4 5 6 Concentration (mmol.l -1 )
Page 3 sur 9 III. DOSAGES PAR ETALONNAGE : SPECTROPHOTOMETRIE 1. Absorbance et loi de Beer-Lambert L absorbance mesure la capacité d une espèce chimique en solution à absorber la lumière. L absorbance est une grandeur physique sans unité. Chaque espèce chimique possède une absorbance particulière. L absorbance d une solution diluée est donné par la loi de Beer-Lambert : A = ε l c ε coefficient d extinction molaire (L.mol -1.cm -1 ) l longueur de la cuve contenant la solution et traversée par la lumière (cm) c concentration de l espèce chimique étudiée (mol.l -1 ) 2. Expression simplifiée de la loi de Beer-Lambert Une expression simplifiée de la loi de Beer-Lambert est : A = k c où k est une constante. 3. Dosage par spectrophotométrie Un dosage par spectrophotométrie mesure l absorbance d une solution. L absorbance est proportionnelle à la concentration de l espèce chimique étudiée. On trace la courbe d étalonnage : A = f(c)
Page 4 sur 9 IV. DOSAGES PAR ETALONNAGE : CONDUCTIMETRIE 1. Conductivité et loi de Kohlrausch La conductivité d une solution mesure sa capacité à permettre le passage d un courant électrique. L unité est le siemens par mètre (S.m -1 ). La conductivité d une solution diluée est donnée par la loi de Kohlrausch : σ = i λ i C i λ i conductivité molaire ionique en S.m -2.mol -1 C i concentration en mol.m -3 Exemple Conductivité d une solution d acide chlorhydrique (H + Cl - ) : σ = λ H + H + + λ Cl Cl 2. Expression simplifiée de la loi de Kohlrausch Une expression simplifiée de la loi de Kohlrausch est : σ = k c où k est une constante et c représente la concentration de l espèce chimique étudiée. 3. Dosage par conductimétrie Un dosage par conductimétrie mesure la conductivité d une solution. La conductivité est proportionnelle à la concentration de l espèce chimique étudiée. On trace la courbe d étalonnage : σ = f(c)
Page 5 sur 9 V. DOSAGE PAR TITRAGE DIRECT 1. Principe Un titrage direct fait intervenir une réaction chimique entre un réactif titré (espèce chimique dont on cherche la concentration) et un réactif titrant. Cette réaction chimique peut être de nature différente : acido-basiques, oxydoréduction La réaction chimique d un titrage direct doit être : - totale, - rapide, - unique (=la seule à se produire). 2. Définition de l équivalence A l équivalence, les réactifs (titrant et titrés) ont été introduits dans des proportions stœchiométriques. La réaction de titrage étant rapide et totale, cela signifie qu à l équivalence, la totalité des réactifs a été consommée. Avant l équivalence, le réactif titrant est limitant. Après l équivalence, le réactif titrant est en excès. 3. Equivalence et quantité de matière On effectue une réaction de titrage en considérant A le réactif titré et B le réactif titrant. aa +bb cc + dd A l équivalence, on a : n A initial a = n B versé b
Page 6 sur 9 Exemple Equation bilan de la réaction de dosage d un diacide par des ions hydroxydes. AH2 + 2HO - A - + 2H2O A l équivalence, on a : n AH2 initial 1 = n HO versé 2 4. Différents types de titrage On distingue différents types de titrage selon la méthode utilisée pour déterminer l équivalence : - titrage ph-métrique, - titrage conductimétrique, - titrage par utilisation d un indicateur de fin de réaction.
Page 7 sur 9 VI. DOSAGE PAR TITRAGE DIRECT : TITRAGE PH-METRIQUE On utilise le titrage ph-métrique lorsque la réaction de titrage est une réaction acido-basique. On mesure le ph de la solution à l aide d un ph-mètre. On trace la courbe ph = f(volume versé de H3O + ou HO - ). Au passage de l équivalence, le ph connaît une brusque variation nommée «saut de ph». On détermine graphiquement l équivalence par la méthode des tangentes (Cf. Méthodes). ph Volume solution titrante (ml)
Page 8 sur 9 VII. DOSAGE PAR TITRAGE DIRECT : TITRAGE CONDUCTIMETRIQUE Au cours de la réaction de titrage, on mesure directement la conductivité de la solution à l aide d un conductimètre. A mesure que les ions titrants et titrés sont consommés par la réaction de titrage, la conductivité de la solution varie. Puis, après l équivalence, la conductivité varie dans un autre sens, en raison de l ajout des ions titrants (qui sont en excès). Les données fournies par le conductimètre permette de tracer la courbe G = f(volume versé). Cette dernière se présente sous la forme de deux demi-droites. L abscisse de leur point d intersection, représente le volume de solution titrante versé. conductivité (ms.cm -1 ) Volume Equivalence Volume versé (ml)
Page 9 sur 9 VIII. DOSAGE PAR TITRAGE DIRECT : UTILISATION D UN INDICATEUR DE FIN DE REACTION 1. Principe On ajoute un indicateur coloré qui va changer de couleur au voisinage de l équivalence. Cet indicateur coloré est formé : - soit d un couple acide base (l acide et la base ayant des couleurs différentes) - soit d un couple redox (l oxydant et le réducteur ayant des couleurs différentes). 2. Indicateurs colorés (titrage ph-métrique) Indicateur coloré Rouge de crésol Hélianthine Bromothymol Zone de virage (ph) 7,2 8,8 3,1 4,4 6,0 à 7,6 RETOUR AU SITE