Cours

Sur les étiquettes des flacons stockés dans le laboratoire de chimie se trouvent plusieurs informations : la formule chimique, la densité, le pourcentage massique ainsi que les pictogrammes de sécurité.

Le titre massique d’une solution commerciale traduit sa teneur en soluté. Elle peut être exprimée en (g·L^-1), correspondant à la concentration en masse $\gamma$ :


Cependant, le titre massique peut parfois être exprimé sans unité ou en pourcentage (%) et correspondre alors au rapport entre deux grandeurs qui s’expriment dans la même unité :

Dans le cas où le titre massique correspond à la concentration en masse $\gamma$, la concentration $c$, exprimée en (mol·L^-1), est définie par :


Si le titre massique $t$ est exprimé sans unité ou en pourcentage (%) :

La réaction support du dosage est totale, rapide et unique.

On introduit dans un vase de dosage un volume $V_0$ de solution à titrer, un barreau aimanté et la sonde d’un pH‑mètre étalonné. Le tout est placé sous agitation pour assurer l'homogénéisation du mélange.

On verse progressivement la solution titrante, placée dans une burette graduée au‑dessus du mélange, et on suit l’évolution du $\text{pH}$ pour chaque volume $V$ versé.

Matthieu Colombel, Laissemoitaider

On étudie la réaction acide‑base qui se produit entre une espèce $\text{A(aq)}$ (espèce titrée) et une espèce $\text{B(aq)}$ (espèce titrante). Le tableau d'évolution permet de décrire la composition du système au cours du titrage, pour un volume $V$ versé :

À l’équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques et tous les réactifs sont limitants. On écrit :
$\frac{n_{\mathrm{A}}}{a}=\frac{n_{\mathrm{B}}}{b}$ soit $\frac{c_{\mathrm{A}}\cdot V_{\mathrm{A}}}{a}=\frac{c_{\mathrm{B}}\cdot V_{\mathrm{E}}}{b}$
À partir de cette relation, on peut calculer la concentration, la masse ou la quantité de matière l’espèce $\text{A(aq)}$.

Au cours d’un titrage mettant en jeu une réaction acide-base, le $\text{pH}$ varie brusquement à l’équivalence. On parle de saut de $\text{pH}$. Il est donc possible de déterminer le volume à l'équivalence graphiquement en utilisant la méthode des tangentes parallèles ou de la dérivée (la dérivée $\frac{\mathrm{d}\mathrm{p}\mathrm{H}}{\mathrm{d}V}$ atteint un extremum à l’équivalence).
➜ Voir la fiche méthode 17

Le principe est le même que pour un titrage pH‑métrique, en remplaçant le pH-mètre par un conductimètre étalonné et en mesurant la conductivité $\sigma$ du mélange après chaque ajout de solution titrante.

Il est néanmoins nécessaire de travailler avec un grand volume de solution titrée car l’ajout de solution titrante modifie le volume total du mélange. Cet effet de dilution peut rendre difficile l’exploitation du titrage car il influe sur les mesures de conductivité.

Au cours de la réaction chimique, certaines espèces disparaissent (les réactifs), d’autres apparaissent (les produits), mais d’autres sont spectatrices (présentes initialement et n’intervenant pas dans la transformation ou versées avec la solution titrante sans réagir).

Il est donc nécessaire d’analyser les concentrations de toutes les espèces ioniques présentes dans le mélange pour connaître l’évolution de la conductivité.

Au cours d’un titrage conductimétrique, la conductivité suit une loi affine. À l'équivalence, on observe cependant une rupture de pente. Il est donc possible de déterminer le volume à l'équivalence graphiquement en cherchant l’abscisse du point de la courbe qui correspond à la rupture de pente.
➜ Voir la fiche méthode 18

➜ Au cours d'un titrage avec suivi conductimétrique, la conductivité varie de façon affine, car elle est liée aux concentrations des ions présents dans le mélange. Certains ions sont « spectateurs », ils interviennent dans la conductivité totale. Il faut tenir compte de tous les ions présents pour un volume $V$ versé.