Dans l'industrie pharmaceutique, afin de déterminer la pureté et la concentration de divers médicaments, il est nécessaire d'utiliser le titrage conductimétrique.
En effet, le titrage conductimétrique est très utilisé pour déterminer la concentration de diverses substances en solution.
Qu'est-ce qu'un titrage conductimétrique ?
Dans ce résumé de cours, nous allons voir comment réaliser le titrage conductimétrique d'une espèce ionique en solution.
- Ce résumé de cours porte sur le titrage conductimétrique.
- Tout d'abord, nous aborderons le principe de la conductimétrie, la conductance et la conductivité.
- Nous présenterons la conductivité molaire ionique.
- Nous allons découvrir comment réaliser un titrage avec suivi conductimétrique.
- Nous verrons le montage d'un titrage conductimétrique.
- Nous examinerons le réactif titrant, l'équivalence et la courbe de titrage.
- Enfin, nous terminerons par un exemple sur un titrage conductimétrique.
Conductimétrie : Solution ionique
La conductimétrie est l'une des méthodes de titrage. Elle est utilisée pour déterminer la concentration d'un acide, d'une base ou d'une solution saline au moyen de la conductance électrique \( G \) de la solution. Par conséquent, la conductimétrie est également appelée titrage par conductivité.
Qu'est-ce qu'est la conductivité ?
La conductivité d'une solution, notée \( G \) est une grandeur physique qui représente la capacité d'une solution à conduire le courant électrique.
La conductivité est exprimée en siemens par mètre \( s.m^{-1} \) .
La conductivité de la solution d'échantillon dépend, entre autres, de la concentration de la solution d'échantillon. Avec une concentration plus élevée, il y a plus d'ions dissous par volume dans la solution qui peut conduire le courant électrique. Si la concentration de la solution échantillon est plus faible, elle contient moins d'ions dissous par volume, ce qui signifie que la conductivité de la solution est plus faible.
Consulte le résumé "conductivité" pour en savoir plus.
Qu'est-ce qu'un conductimètre ?
Contrairement au titrage acide-base, on n'utilise pas la solution d'échantillon avec un indicateur décalé. Au lieu de cela, tu mets une cellule d'immersion, également appelée cellule de la conductimétrie ou conductimètre, dans la solution d'échantillon.
Un conductimètre, également appelé cellule à immersion, utilise deux électrodes pour mesurer la résistance de la solution d'échantillon.
Conductivité molaire ionique
La vitesse à laquelle un ion peut se déplacer dans une solution aqueuse appelée également la conductivité.
La conductivité molaire ionique est une mesure de la quantité d'ions libres dans une solution.
La vitesse de déplacement des ions est également connue sous le nom de conductivité équivalente des ions \( \lambda \) (prononcé "lambda"). Les ions hydroxyde et les ions oxonium peuvent se déplacer particulièrement rapidement dans l'eau.
Comment réaliser un titrage avec suivi conductimétrique ?
Le titrage avec un suivi conductimétrique est une technique expérimentale basée sur une réaction chimique au cours de laquelle des ions disparaissent ou apparaissent.
Elle permet de déterminer une concentration, une quantité de matière ou une masse. Nous rappelons que la réaction supportant le titrage doit être toujours totale, rapide et unique.
Quel est le principe du titrage conductimétrique ?
Au cours du titrage conductimétrique, il y aura des variations de conductivité qui nous permettront de la suivre par conductimétrie. Nous étudions la variation de la conductance \( G \) de la solution titrée au fur et à mesure que l'on verse la solution titrante de concentration connue avec précision dans la solution titrée.
Nous traçons une courbe en représentant la conductance \( G \) en fonction du volume de la solution titrante versée dans la solution titrée. On obtiendra une variation de la pente de la conductance qui permettra de trouver indirectement la concentration en quantité de la matière recherchée.
Montage d'un titrage conductimétrique
Tu dois connaître le schéma de montage pour réaliser un titrage conductimétrique et savoir comment l'étiqueter.
- Le support ;
- La burette graduée qui permettra de mesurer le volume du réactif titrant ;
- La fiole conique contenant la solution titrée ;
- L'agitateur magnétique avec son barreau aimanté ;
- Le conductimètre.
Réactif titrant : Espèce chimique
La solution titrée est celle qui contient l'espèce chimique dont on cherche la concentration, se trouve dans le bécher. Le réactif titrant se trouve dans la burette.
Dans le cas d'un suivi conductimétrique, on utilise toujours un conductimètre. On mesure la conductivité \( \sigma \) du mélange après chaque ajout de la solution titrante.
En utilisant une burette, tu peux ajouter goutte à goutte la solution titrante appropriée à la solution titrée. La quantité utilisée peut être lue sur l'échelle de la burette. Contrairement à la solution titrée, la concentration du réactif titrante est connue. En outre, la solution titrante peut être mélangée en continu à l'aide d'un agitateur magnétique et d'un barreau d'agitation magnétique, de sorte que la solution titrante est répartie de manière homogène dans la solution titrée et que les résultats de la mesure ne sont pas faussés.
Consulte le résumé "Une solution titrante" pour en savoir plus.
Titrage conductimétrique : Observation
La solution titrée contient des ions, qui conduisent le courant alternatif du conductimètre. L'ajout de la solution titrante réduit le nombre d'ions dans la solution titrée, puisque les ions de la solution titrante réagissent avec les ions de la solution titrée qui sera neutralisée.
C'est la raison pour laquelle la conductance du réactif titré diminue avec l'ajout continu de la solution titrante. La quantité du réactif titrant qui doit être ajoutée à la solution titrée pour atteindre le point d'équivalence dépend de la concentration de la solution d'échantillon et du réactif titrant. Le point d'équivalence doit donc d'abord être établi.
Équivalence
Au point d'équivalence, tous les ions de la solution titrée sont neutralisés, ce qui fait que la conductance atteint son minimum. Si tu ajoutes plus de solutions titrante à la solution titrée, la conductance augmente à nouveau. La raison en est que les ions de la solution titrée sont maintenant manquants, ce qui signifie que les ions de la solution standard ne peuvent plus être neutralisés. La concentration d'ions augmente donc à nouveau.
Courbe de titrage
Nous mesurons la valeur de la conductivité de la solution \( \sigma \) pour chaque volume \( V \) de solution titrante ajouté. Ensuite la courbe de titrage \( \sigma = f(V) \) est tracée.
La conductivité suit une loi affine, autrement dit, on obtient un graphique remarquable. Un diagramme est créé à partir des valeurs de conductance mesurées et les différents points sont reliés entre eux. Ce graphique représente la conductivité en fonction du volume de solution standard ajoutée. Le tracé d'un titrage de conductivité a généralement la forme d'un V.
À l'équivalence, nous observons une rupture de pente. Par suite, tu peux déterminer graphiquement le volume à l'équivalence en cherchant l'abscisse du point de la courbe qui correspond à la rupture de pente.
Après avoir atteint le point d'équivalence
Si l'on ajoute de la solution titrante à la solution titrée après avoir atteint le point d'équivalence, le nombre d'ions dans le bécher augmente. Une fois le point d'équivalence atteint, les ions hydroxyde ne peuvent plus être neutralisés, car il n'y a plus d'ions oxonium disponibles. La conductivité de la solution d'échantillon augmente alors à nouveau.
Détermination de la concentration de la solution titrée
Si tu veux maintenant calculer la concentration de la solution titrée à partir de l'expérience, tu dois déterminer graphiquement le point d'équivalence du titrage. À ce point, les quantités de la solution titrante et celles de la solution titrée sont équivalentes :
$$ n_{ \text { solution titrante} } = n_{ \text {solution titrée}} $$
Puisque la concentration et le volume de la solution ajoutée sont connus, tu peux calculer sa quantité de matière à l'aide de la formule suivante :
$$ n= C \times V $$
Au point d'équivalence du titrage conductimétrique, un total de la solution titrante a été ajouté à la solution titrée. Avec cette connaissance, tu peux maintenant calculer la concentration originale du réactif titré.
Variantes du titrage conductimétrique
En titrage conductimétrique, on distingue deux méthodes différentes. Il s'agit de la procédure de détermination et de la procédure d'indication. Les deux méthodes se concentrent sur la modification de la conductivité de la solution d'échantillon.
La procédure d'indication décrit la procédure dans laquelle tu peux utiliser la modification de la conductivité pour déterminer le point d'équivalence d'un titrage. La procédure d'indication est la variante de la conductimétrie que tu as déjà appris à connaître dans ce résumé de cours. Avec la méthode de détermination, par contre, tu mesures la conductivité de la solution d'échantillon et tu utilises ensuite des courbes d'étalonnage pour déterminer la concentration de la solution d'échantillon.
Consulte le résumé "Dosage Par Étalonnage" pour en savoir plus.
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