Titrages
Titrage direct : réaction support, équivalence, relation entre quantités ; suivi pH-métrique (saut, tangentes, dérivée, demi-équivalence), suivi conductimétrique (rupture de pente), suivi colorimétrique (choix de l'indicateur).
1. Principe d'un titrage
Définition
Titrer une espèce, c'est déterminer sa quantité (ou sa concentration) en la faisant réagir avec un réactif titrant de concentration connue. La réaction support doit être totale, rapide et unique. L'équivalence est atteinte quand les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques : il y a changement de réactif limitant.
Propriété · Relation à l'équivalence
Pour $a\,\text{A} + b\,\text{B} \rightarrow \dots$ : $\dfrac{n_\text{A}}{a} = \dfrac{n_{\text{B},E}}{b}$, soit, si $a = b = 1$ : $C_\text{A}V_\text{A} = C_\text{B}V_E$.
2. Suivi pH-métrique
Méthode · Repérer l'équivalence
- Méthode des tangentes : deux tangentes parallèles de part et d'autre du saut ; la parallèle équidistante coupe la courbe au point d'équivalence.
- Méthode de la dérivée : $V_E$ correspond au maximum de $\dfrac{d\text{pH}}{dV}$.
Propriété · Demi-équivalence
Pour le titrage d'un acide faible, à $V = \dfrac{V_E}{2}$, la moitié de l'acide a été transformée en base conjuguée : $[\text{AH}] = [\text{A}^-]$, donc $\text{pH} = \text{p}K_a$.
Expérience · Titrer un vinaigre
3. Suivi conductimétrique et colorimétrique
Propriété · Conductimétrie
La conductivité dépend des ions présents. Les droites de part et d'autre de l'équivalence n'ont pas la même pente : $V_E$ est l'abscisse de la rupture de pente.
Propriété · Colorimétrie
On choisit un indicateur coloré dont la zone de virage contient le pH à l'équivalence (saut de pH). Pour un acide faible titré par la soude ($\text{pH}_E \approx 8{,}7$), la phénolphtaléine (zone $8{,}2$–$10$) convient.
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Exercices corrigés
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Concentration d'un acide
★★☆On titre $V_A = 20{,}0$ mL d'acide chlorhydrique par de la soude à $C_B = 0{,}100$ mol/L. L'équivalence est obtenue pour $V_E = 14{,}0$ mL. Calculer $C_A$.
Choix de l'indicateur
★★☆Lors du titrage de l'acide éthanoïque par la soude, le pH à l'équivalence vaut $8{,}7$. Choisir entre hélianthine (3,1–4,4), BBT (6,0–7,6) et phénolphtaléine (8,2–10).
Déterminer un pKa
★★★Lors du titrage d'un acide faible, $V_E = 12{,}0$ mL et le pH mesuré pour $V = 6{,}0$ mL vaut $4{,}8$. Que vaut le p$K_a$ du couple ?
Réaction support
★☆☆Quelles caractéristiques doit avoir une réaction support de titrage ?
Définir l'équivalence
★☆☆Définir l'équivalence d'un titrage.
Relation à l'équivalence
★☆☆$20{,}0$ mL d'acide chlorhydrique sont titrés par la soude à $0{,}050$ mol/L ; $V_E = 16{,}0$ mL. Concentration de l'acide ?
Degré d'un vinaigre
★★☆En reprenant l'expérience, avec $V_E = 12{,}5$ mL, calculer la concentration en masse d'acide éthanoïque du vinaigre ($M = 60$ g/mol).
Méthode des tangentes
★☆☆Décrire la méthode des tangentes.
Méthode de la dérivée
★☆☆Comment repérer $V_E$ avec la courbe $\dfrac{d\text{pH}}{dV} = f(V)$ ?
Pourquoi pH = pKa à la demi-équivalence
★★☆Justifier qu'à la demi-équivalence du titrage d'un acide faible, $\text{pH} = \text{p}K_a$.
Lire une courbe de titrage
★★☆Sur la courbe du cours, lire $V_E$, le pH à l'équivalence et le $\text{p}K_a$ du couple.
Interpréter une courbe conductimétrique
★★☆Pourquoi la conductivité diminue-t-elle avant l'équivalence lors du titrage de HCl par la soude, puis augmente-t-elle ?
Exploiter une rupture de pente
★★☆$20{,}0$ mL d'acide chlorhydrique sont titrés par la soude à $0{,}10$ mol/L ; la rupture de pente est à $10{,}5$ mL. Concentration ?
Stœchiométrie 1 : 2
★★★Le diiode est titré par les ions thiosulfate : $\text{I}_2 + 2\,\text{S}_2\text{O}_3^{2-} \rightarrow 2\,\text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-}$. $10{,}0$ mL de solution de diiode nécessitent $V_E = 12{,}0$ mL de thiosulfate à $0{,}050$ mol/L. Concentration en diiode ?
Vitamine C d'un comprimé
★★★Un comprimé est dissous dans $100{,}0$ mL d'eau. $10{,}0$ mL de cette solution sont titrés par la soude à $0{,}100$ mol/L : $V_E = 2{,}84$ mL. Masse d'acide ascorbique ($M = 176$ g/mol, monoacide) dans le comprimé ?
pH à l'équivalence
★★☆Le pH à l'équivalence est-il égal à $7$ pour le titrage de HCl par la soude ? de l'acide éthanoïque par la soude ?
Sources d'erreur
★☆☆Citer trois sources d'erreur lors d'un titrage.
Étalonnage ou titrage
★☆☆Quelle différence entre un dosage par étalonnage et un titrage ?
Prévoir le volume équivalent
★★☆On titre $20{,}0$ mL d'un acide à environ $0{,}1$ mol/L par la soude à $0{,}10$ mol/L avec une burette de $25$ mL. Est-ce adapté ?
Vrai ou faux
★★☆a) À l'équivalence, le réactif titrant est en excès. b) La phénolphtaléine convient pour titrer un acide faible par la soude. c) Un titrage conductimétrique se lit à la rupture de pente.
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