Chapitre 5


Cours




2
L’équivalence d’un titrage


CULTURE SCIENTIFIQUE :

La technique de titrage

La technique de titrage est utilisée pour effectuer un contrôle qualité d’espèces chimiques. Elle permet par exemple de vérifier les données indiquées sur l’étiquette d’un produit commercial.

Éviter les erreurs

Attention à la précision du volume équivalent.
Ne pas oublier les coefficients stœchiométriques à l’équivalence.

Pas de malentendu

On peut utiliser plusieurs techniques de titrage pour une même équation support de dosage. La méthode colorimétrique est souvent utilisée pour déterminer le volume équivalent approximatif.

C
Déterminer la concentration du réactif titré

Au cours d’un titrage, la solution présente dans la burette est ajoutée au fur et à mesure dans le bécher jusqu’à l’équivalence. Expérimentalement, on observe un volume pour lequel les quantités de matièresdes réactifs sont introduites dans les proportions stœchiométriques

Le volume équivalent correspond au volume de la solution titrante ajoutée dans le bécher pour atteindre le point d’équivalence.

On considère la réaction chimique suivante :
aA+bBcC+dD\text{a}\, \text{A}+\text{b}\, \text{B} \rightarrow \text{c}\, \text{C}+\text{d}\, \text{D}

où : A\text{A} et B\text{B} sont les réactifs, C\text{C} et D\text{D} les produits ;
a\text{a}, b\text{b}, c\text{c}, d\text{d} sont les coefficients stoechiométriques.
À l’équivalence, les réactifs sont mélangés dans les proportions stœchiométriques, on a alors :

n0(A)a=n0(B)b.\dfrac{n_{0}(\text{A})}{\text{a}}=\dfrac{n_{0}(\text{B})}{\text{b}}.

Avec la relation précédente, on peut :
  • calculer la quantité de matière du réactif titré A à l’aide de la relation à l’équivalence ;
  • calculer la masse de A ou la concentration de A ;
  • comparer la valeur obtenue à la valeur théorique (contrôle qualité).

A
L’équivalence

Le changement de réactif limitant s’effectue à l’équivalence, qui correspond au moment où les deux réactifs sont tous les deux intégralement consommés.

À l’équivalence, les quantités de matière des réactifs (titrant et titré) sont introduites dans les proportions stœchiométriques.


B
Repérer l’ équivalence

Afin de déterminer le point d’équivalence avec le plus de rigueur possible, on peut utiliser plusieurs techniques différentes :
  • le titrage colorimétrique permet de déterminer l’équivalence par un changement de couleur du milieu réactionnel ;
  • le titrage pH-métrique permet de repérer le volume équivalent en identifiant un saut de pH pour la solution titrée ;
  • le titrage conductimétrique permet de repérer le volume équivalent en mesurant les variations de la conductivité de la solution titrée.

1
Le titrage

Rappel

Calculer une quantité de matière :
n=mMn=\dfrac{m}{M}

mm est la masse en g, MM est la masse molaire en g·mol-1.
n=cVn=c \cdot V

cc est la concentration molaire en mol·L-1, VV est le volume en L.

Éviter les erreurs

Attention à ne pas confondre la solution titrante placée dans la burette et la solution titrée.

Vocabulaire

  • Réactif limitant : espèce entièrement consommée en fin de réaction chimique.
  • Stœchiométrie : proportion des éléments dans une réaction chimique.

Pas de malentendu

Le principe de titrage est une méthode pour doser une espèce chimique.

A
Réactions support de titrage

Le terme dosage désigne l’ensemble des méthodes ayant pour objectif de déterminer la concentration d’une espèce chimique. Le titrage permet de doser une espèce en solution à l’aide d’une ou plusieurs réactions chimiques.

Le titrage direct utilise une seule réaction de dosage, elle est appelée réaction support de titrage.

Lors du titrage, la solution titrée se trouve dans le bécher et la solution titrante dans la burette graduée.

B
Les conditions d’un titrage

Le principe de titrage doit être utilisé suivant certaines conditions :
  • la réaction de titrage doit être totale (le réactif limitant est entièrement consommé) ;
  • la réaction doit être rapide ;
  • la réaction doit être unique.

Une réaction rapide se fait immédiatement à l’œil nu.


Doc. 1
Schéma d’un montage de titrage

Schéma d’un montage de titrage

D
Changement de réactif limitant

Au cours du titrage, la quantité totale de réactif titrant introduite augmente mais elle est consommée par le réactif titré. Le réactif titrant est donc limitant jusqu’à ce que tout le réactif titré soit consommé. Ce stade s’appelle l’équivalence du titrage.


C
Évolution du système chimique

L’évolution d’une réaction chimique peut être décrite à l’échelle macroscopique comme à l’échelle microscopique. Un changement de couleur peut s’expliquer grâce à l’utilisation d’un tableau d’avancement qui permet une description microscopique du système.

Le tableau d’avancement permet d’effectuer un bilan des quantités de matière des différentes espèces chimiques (réactifs ou produits).

Il introduit une grandeur appelée avancement de la réaction et notée xx (en mol). L’avancement permet de caractériser le système chimique entre l’état initial (x=x = 0 mol) et l’état final (x=xmaxx = x_{\text{max}} pour une réaction totale).


Tableau avancement cours
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