Les titrages acido-basiques

I. Qu'est-ce qu'un titrage / dosage ?

C'est une technique qui permet de déterminer la concentration d'une solution inconnue en la faisant réagir avec une solution de concentration connue. Il s'agit en faite de déterminer le volume de la substance connue qu'il a fallut ajouter pour neutraliser la solution inconnue. L'on peut en suite déterminer quel volume de la solution connue a du réagir pour arriver à l'équivalence. En suite, l'on utilise la relation ci-dessous pour déterminer la concentration de la solution inconnue.

Où M = la concentration (molarité) en mol.L-1 des solutions et V leur volume exprimé dans des unités de volume identique !

II. Laboratoire :

  Objectifs :

  • Dosage pH-métrique d’une solution inconnue par NaOH (0,1 mol.L-1)

  • Dosage colorimétrique d’une solution inconnue par NaOH (0,1 mol.L-1)

  • Comparaison entre les deux méthodes de dosage d’une solution inconnue.

  Matériel :

2 statifs

1 berlin

Réactifs :
1 noix de serrage 1 agitateur magnétique 20 mL de solution S1
1 burette graduée 1 ph-mètre NaOH (0,1 mol.L-1)
1 pipette graduée Phénol phtaléine

La phénol phtaléine est une substance particulière, appelée indicateur, qui est incolore en solution basique et rose indien en solution acide. Cette substance se colore pour un pH entre 8,2 et 10, cet écart est appelé zone de virage.

Mode opératoire :

A l’aide d’une pipette graduée, prendre 20mL de la solution S1 et les mettre dans un berlin, y rajouter 2 gouttes de phénol phtaléine. Remplir ensuite la burette graduée avec une solution de NaOH (0,1mol.L-1), en vérifiant que le robinet de celle-ci est bien fermer. (Vider l’excès dans un récipient pour arriver à la graduation « 0 »). Mettre en route l’agitateur magnétique et démarrer le ph-mètre en appuyant sur « On » et puis sur « pH ».

Plonger l’électrode du ph-mètre dans la solution et la fixer afin qu’elle trempe dans la solution à l’aide d’un statif et d’une noix de serrage. Prendre ensuite note du pH indiqué par le pH-mètre.

Faire ensuite couler mL par mL le NaOH dans le berlin contenant la solution S1, lorsque les variations de pH augmentent plus rapidement, réduire les pas, ajouter le NaOH par 0,1 ou 0,2 mL. Noter à chaque ajout de NaOH les valeurs de pH obtenues.

Lorsque que le pH n’augmente plus rapidement repasser à des pas plus grands, (par ½ mL puis par mL) jusque 20 mL. Lors de la constatation d’un changement de couleur, Arrêter l’écoulement du NaOH et noter le volume de NaOH écoulé pour cet instant précis.

Lorsque les 20 mL de NaOH sont passés, arrêter le ph-mètre, l’agitateur magnétique. Vider les excès de NaOH dans un berlin et nettoyer le matériel.

Résultats :

mL (NaOH) pH
0 1,3
0,75 1,35
2,16 1,45
3,42 1,55
4,52 1,65
5,48 1,76
6,29 1,85
6,98 1,95
7,55 2,05
8,02 2,15
8,41 2,26
8,72 2,36
8,97 2,45
9,18 2,55
9,34 2,66
mL (NaOH) pH
9,48 2,75
9,58 2,85
9,67 2,95
9,74 3,05
9,79 3,15
9,83 3,25
9,91 3,5
9,93 3,6
9,96 3,85
9,98 4,1
9,99 4,35
10,00 7,6
10,01 8,6
10,02 9,85
10,04 10,1
10,07 10,35
10,12 10,6

 
mL (NaOH) pH
10,15 10,7
10,27 10,95
10,34 11,05
10,43 11,15
10,54 11,25
10,69 11,35
10,87 11,45
11,11 11,55
11,41 11,65
11,79 11,75
12,29 11,85
12,94 11,95
13,80 12,05
14,95 12,15

Changement de couleur observé après ajout de 10 mL de NaOH.
Graphique et détermination du pH et du volume d'équivalence :

Comment déterminer le volume et le pH d'équivalence ?

1. Méthode des tangentes :

Tracer  de part et d'autre du point d'équivalence une tangente à la courbe (tangentes parallèles entre elles). Construire une perpendiculaire aux tangente et en déterminer le milieu. De ce point construire la perpendiculaire, qui est parallèle aux tangentes. Le prolongement de la droite donne le point d'équivalence. Illustration graphique:
Cette méthode demande donc que le graphique soit réalisé avec très grand soin !

Il s'agit de la méthode utilisant un pH mètre, l'on peut également utiliser l'indication donnée par le changement de couleur de l'indicateur.

l'indicateur a viré au rose indien après l'ajout de 10 mL de NaOH et le ph-mètre indiquait 7,6. Les données obtenues coïncident. La méthode de dosage par colorimétrie nécessite toutefois le choix d'un bon indicateur.

Concentration de la solution inconnue : connaissant maintenant le volume d'équivalence, nous pouvons déterminer quelle était la concentration de la solution inconnue :

    M1 . V1 = M2 . V2

M2 = 0,05 mol.L-1

 

III. Choix d'un indicateur :

Pour qu'un indicateur soit considéré comme valable, il faut que sa zone de virage (= variation de pH sur laquelle il change de couleur) soit comprise dans la portion verticale du graphe.

Quelques indicateurs :

nom pKa couleur acide couleur basique zone de virage
Bleu de thymol (1) 1,7 rouge jaune 1,2 - 2,8
Méthyljaune 3,3 rouge jaune 2,9 - 4,0
Méthylorange 3,7 rouge orange 3,2 - 4,4
Méthylrouge 5,2 rouge jaune 4,8 - 6,0
Bleu de bromothymol 7,0 jaune bleu 6,0 - 7,6
Bleu de thymol (2) 8,9 jaune bleu 8,0 - 9,6
Phénolphtaléine 9,6 incolore rose indien 8,2 - 10,0
Le Bleu de thymol change deux  fois de couleur selon le pH, une première fois entre 1,2 et 2,8 et une seconde fois pour un pH entre 8 et 9,6. Il existe d'autres indicateurs qui changent plusieurs fois de couleurs selon le pH du milieu. La photo ci-contre montre les différentes teintes que peut prendre le jus de chou rouge selon le pH de la solution dans laquelle il est introduit.

Les différentes colorations du jus de chou rouge selon le pH

(c) illustration :  http://www.ac-nantes.fr / V. Belkhir

Les indicateurs sélectionnés sont-ils valables ? (oui / non)
A. B.
C. D.

|

IV. Les différents types de dosages/ titrages et leurs graphes particuliers :

1. Titrage Acide fort par Base forte (contenu du Berlin / contenu de la burette). Graphe commençant par un pH aux environs de 1 ou 2 et terminant vers 13 ou 14, le pH d'équivalence est proche de 7.

2. Titrage Base forte par Acide fort. Graphe commençant avec des valeurs de pH aux environs de 14 , 13 et finissant vers un pH de 1 ou 2. Le pH d'équivalence est aux alentours de 7.

3. Titrage Acide faible / Base forte. Le Graphe débute avec un pH supérieur à 2 et le point d'équivalence se trouve en milieu basique (pH d'équivalence supérieur à 7).

4. Titrage Base faible / Acide fort. Le Graphe débute avec un pH basique et le point d'équivalence se trouve en milieu acide (pH inférieur à 7).