As-tu déjà lu l'étiquette d'une bouteille d'eau minérale ? Inévitablement, tu auras remarqué une liste contient des valeurs pour des éléments minéraux connus tels que le sodium, le calcium et potassium et autres. Alors comment déterminer la quantité de chaque élément et quelle méthode utilisée pour cela ? C'est à l'aide du titrage !
Un titrage est une technique de laboratoire utilisée pour déterminer la concentration et la quantité molaire d'une solution inconnue. Dans un montage typique de titrage, une burette est remplie d'une solution de concentration connue appelée la solution titrante, et cette solution est lentement ajoutée à un volume connu de la solution titrée de concentration inconnue.
Dans ce résumé de cours, nous allons découvrir en détail les types de titrage et les réactifs utilisés dans cette méthode.
- Ce résumé de cours présente la méthode de titrage d'une solution titrée ou soluté par une solution titrante.
- Pour commencer, nous apprendrons les réactifs utilisés dans cette méthode de dosage.
- Puis, nous découvrirons les types de titrages acidobasique, rédox, par précipitation et leurs réactions chimiques.
- Ensuite, nous verrons l'équivalence, l'indicateur et la solution étalon avec sa préparation.
- Enfin, nous aborderons les utilisations de titrage.
Qu'est-ce qu'un titrage ?
Un titrage, également connu sous le nom de titrimétrie, est une méthode courante d'analyse chimique quantitative en laboratoire, utilisée pour déterminer la concentration inconnue d'un soluté identifié.
Figure. 1-Protocole expérimentale du titrage
Solution titrante et réactifs
Les réactifs sont les composés chimiques ajoutés dans un titrage qui provoquent la réaction visée.
Définition d'un soluté
Un soluté est la substance dont la concentration est déterminée dans un titrage.
C'est quoi une solution titrante ?
La solution titrante est la solution de concentration connue qui est ajoutée à la solution titrée dans un titrage.
Comment définir une solution titrée ?
Une solution titrée est la solution de concentration inconnu dans un titrage.
Titrage et réaction chimique
Les réactions chimiques de titrage sont des réactions simples et relativement rapides qui peuvent être exprimées à l'aide des équations chimiques. La réaction de titrage se poursuit au fur et à mesure de l'ajout de la solution titrante jusqu'à la solution titrée réagisse complètement et quantitativement avec la solution titrante.
Équivalence
Le point auquel la totalité de la solution titrée a réagi est appelé point d'équivalence, également connu sous le nom de point final théorique ou stœchiométrique. Ce point est accompagné d'un changement physique brutal dans la solution, qui définit précisément le point final de la réaction.
Le changement physique associé au point final du titrage peut être produit par la solution titrante ou un indicateur et peut être détecté visuellement ou par une autre mesure physique.
Qu'est-ce-qu'un indicateur ?
L'indicateur est une substance utilisée pour indiquer le point d'équivalence d'un titrage. Les indicateurs sont généralement choisis en fonction de leur capacité à subir un changement de couleur visible à un pH spécifique.
Solution étalon
Dans le titrage, on utilise des solutions étalons. Une méthode de titrage peut être utilisée pour estimer avec précision la concentration des substances qui réagissent dans les réactions chimiques. Cette approche implique le titrage au moyen d'une solution étalon (une solution dont la concentration est connue avec précision) contre une solution titrée de concentration inconnue jusqu'à ce que la réaction soit presque complète. La solution titrante est le nom donné à la solution étalon dans la procédure de titrage.
Une solution étalon est une solution dans laquelle la concentration d'un élément ou d'un composé est connue avec précision.
Les solutions étalons peuvent être employées de différentes manières, mais elles ont toutes en commun le fait qu'elles peuvent être utilisées pour déterminer l'exactitude et la précision d'une technique d'essai.
Propriétés d'une solution étalon
Les propriétés d'une solution étalon primaire sont les suivantes :
- une grande pureté.
- Composition chimique connue avec précision.
- Absence d'humidité (n'absorbe pas d'eau, ce qui réduirait la pureté).
- Stabilité chimique.
- Facilement soluble dans l'eau pure.
- Poids molaire élevé (les variations de masse ont un effet réduit sur les moles).
Préparation d'une solution étalon
Préparation d'une solution étalon pour le titrage
Étape 1 : calcule et pèse la quantité correcte du soluté.
La première étape de la préparation d'une solution étalon consiste à calculer la quantité du soluté dont nous voulons faire la solution.
Par exemple, si nous voulons faire \( 250,0 \ mL \) d'une solution de carbonate de sodium à \( 0,0500 \ mol/L \) , nous devons calculer la quantité de cette solution :
$$ n=C \times V $$
\( n(Na_2CO_3 ) = 0.00500 \times 0.250 =0.0125 \ mol \)
\( m=n \times MM \)
\( m(Na_2CO_3) = 0.0125 \times (2 \times 2.99 +12.01+3 \times 16.00 ) \)
\( m(Na_2CO_3)= 1.33 \ g \)
Il faut donc \( 1,33 \ g \) de carbonate de sodium pour faire cette solution.
Étape 2 : dissoudre le solide.
À partir de la première étape , \( 1,33 \ g \) de carbonate de sodium est dissous dans une petite quantité d'eau distillée dans un bécher de taille appropriée. Utilise un bâton d'agitation pour aider à dissoudre complètement le solide.
Étape 3 : transfère de la solution étalon dans une fiole jaugée.
Transfert de la solution dans une fiole jaugée de \( 250.0 \ mL \) à l'aide d'un entonnoir. Assures-tu que la fiole jaugée est rincée avec de l'eau distillée avant de l'utiliser. Il est approprié de nettoyer la fiole jaugée avec de l'eau parce que de l'eau distillée sera éventuellement ajoutée à la fiole pour faire la solution étalon.
Assure le transfert complet du carbonate de sodium en rinçant le bécher, l'agitateur et l'entonnoir avec de l'eau distillée et en jetant les rinçures dans la fiole jaugée.
Étape 4 : ajoute d'eau distillée jusqu'au volume requis.
Une fois la solution transférée dans la fiole jaugée, ajoute de l'eau distillée jusqu'à ce que le niveau atteigne \( 1 \ cm \) en dessous du rait de jauge de la fiole.
Utilise une pipette en plastique pour ajouter de l'eau distillée goutte à goutte jusqu'à ce que le fond du ménisque soit au niveau de la marque de graduation.
Étape 5 : homogénéise la solution.
Bouche le flacon et renverse-le jusqu'à \( 10 \) fois.
Types de titrage
Il existe différents types de titrages. Chaque type est basé sur le type de réaction qui se produit. Ces types sont les suivants :
- Titrages acidobasique : Une réaction d'un acide et d'une base.
- Titrages rédox : Une réaction qui implique le transfert d'électrons.
- Titrages par précipitation : Réaction qui produit un solide insoluble (précipité).
Il existe en fait un quatrième type de titrage appelé titrage complexométrique. Ces titrages se situent un peu au-dessus du niveau du lycée.
Dans un titrage complexométrique, la réaction forme un complexe (atome central entouré d'un ensemble d'atomes/molécules liés). Ce type de réaction est plus courant pour les métaux de transition.
Titrage acidobasique
Les titrages acidobasique sont le type de titrage le plus courant. Ils sont basés sur une réaction entre un acide et une base, une neutralisation stœchiométrique ou l'échange de protons. Pratiquement tous les titrages acidobasique sont effectués en utilisant un acide fort ou une base forte comme réactif de titrage. Le point final d'un titrage effectué avec un acide faible ou une base faible serait difficile à détecter en raison d'une faible variation du pH au point d'équivalence.
Les indicateurs chimiques peuvent être utilisés pour déterminer le point d'équivalence. L'indicateur change de couleur pour signifier que la fin du titrage a été atteinte.
Titrage rédox
Le titrage colorimétrique rédox se concentre sur les réactions d'oxydoréductions. \( Rédox \) est l'abréviation de réduction-oxydation, ce qui est une façon élégante de dire "transfert d'électrons". Une espèce (celle qui est oxydée) perd/donne des électrons, tandis que l'autre espèce (celle qui est réduite) en gagne. La raison pour laquelle l'une des réactions est appelée "réduction" est que l'état d'oxydation de cette espèce est réduit.
Les espèces ayant un degré d'oxydation positif donnent/perdent des électrons, tandis que les espèces ayant un degré d'oxydation négatif en gagnent. Par exemple : si une espèce a un degré d'oxydation de \( +2 \) et qu'elle gagne ensuite deux électrons, son degré d'oxydation est réduit à \( 0 \) .
Titrage par précipitation
Comme précédemment, nous cherchons à trouver le point d'équivalence. Cependant, avec le titrage par précipitation, nous nous concentrons sur la concentration de l'un des ions qui provoque la formation d'un précipité.
Par exemple, prends cette réaction de \( NaCl \) et \( AgNO_3 \) :
$$ NaCl_{(aq)} + AgNO_{3(aq)} \rightarrow NaNO_{3(aq)} +AgCl_{(s)} $$
Lorsqu'une espèce est marquée aqueuse \( (aq) \) , cela signifie qu'elle est soluble dans l'eau. Ici, nous voyons que \( AgCl \) est notre précipité puisqu'il s'agit d'un solide insoluble.
Les titrages ne peuvent pas être utilisés pour déterminer la quantité de tous les solutés. La réaction chimique entre la solution titrante et la solution titrée doit remplir quatre conditions :
- La réaction doit être rapide et se produire dans un délai d'environ une seconde après l'ajout de la solution titrante.
- La réaction doit être complète.
- La réaction doit avoir une stœchiométrie bien connue (rapports de réaction).
- Un point final ou un point d'inflexion pratique.
Les titrages sont très précis et peuvent offrir de nombreux avantages par rapport aux autres méthodes. Les titrages sont réalisés rapidement et nécessitent des appareils et des instruments relativement simples.
Dosage par titrage : Utilisations
Les titrages peuvent être utilisés dans de nombreuses applications, notamment :
- Teneur en acide des effluents d'usine, des aliments (par exemple : fromage et vinaigre), des bains de placage et de gravure, des produits pétroliers et des médicaments.
- Teneur en bases des engrais (contenant de l'ammoniac), de l'eau de Javel, des minéraux.
- Teneur en métal des alliages, minéraux, minerais, argiles, eaux, bains de placage, peintures, papier, matières végétales, fluides biologiques, produits pétroliers.
- Teneur en humidité des denrées alimentaires, des produits pétrochimiques, des produits pharmaceutiques et des matières plastiques.
- Concentrations de réactifs rédox tels que le chlore disponible dans l'eau potable, le peroxyde, les traces d'oxydants et de réducteurs dans les aliments, les réducteurs dans l'eau des chaudières à haute température ou à haute pression, l'analyse des vitamines.
Solution titrante - Points clés
- Un titrage est une méthode d'analyse chimique quantitative utilisée pour déterminer la concentration inconnue d'un soluté identifié.
- Les réactifs sont les composés chimiques ajoutés dans un titrage qui provoquent la réaction chimique visée.
- Le soluté est la substance dont la concentration est déterminée dans un titrage.
- La solution titrante est une solution de concentration connue ajoutée à la solution titrée dans un titrage.
- Une solution étalon est la solution dans laquelle la concentration d'un élément ou d'un composé est connue avec précision.
- Dans un dosage par titrage la solution titrante est nommée solution titrante.
- Les titrages acidobasique, rédox et par précipitation sont des types de titrages largement utilisés.
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