Applications à des titrages mettant en jeu des réactions d'oxydoréduction - Maxicours

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Applications à des titrages mettant en jeu des réactions d'oxydoréduction

Objectifs : Lors d‘un titrage, une ou plusieurs réactions chimiques sont mises en jeu selon qu'il soit direct (une réaction) ou indirect (deux réactions).
Dans le cas des réactions d’oxydoréduction, de nombreuses méthodes peuvent être mises en place :
• titrage direct colorimétrique ;
• titrage indirect d’un excès de titrant.
Toutes ces méthodes seront exploitées, les équations et calculs détaillés pour déterminer dans chaque cas la concentration de la solution inconnue X.
1. Titrage direct colorimétrique : titrage de l'eau oxygénée

On veut déterminer la concentration en peroxyde d’hydrogène H2O2 d’une solution commerciale d’eau oxygénée à 10 volumes.
Pour cela, on dose une prise de 10 mL (après avoir dilué 10 fois la solution commerciale) par une solution titrante de permanganate de potassium K+ + MnO4- de concentration connue Ct = 0,020 mol.L-1.

a. Montage expérimental

Lors d’un titrage direct, la solution à doser, l'eau oxygénée, est placée dans un bécher que l’on fait réagir avec une solution de concentration connue appelée réactif titrant placé dans une burette graduée. Il s'agit de la solution d’ions permanganate.


b. Couples mis en jeu et réaction d'oxydoréduction
c. Observation
La solution incolore du bécher (eau oxygénée diluée) passe au violet pour Veq = 17,6 mL lorsque toutes les molécules d’eau oxygénée H2O2 sont consommées. Ainsi, les ions permanganate MnO4- violets ne sont plus transformés en ions manganèse Mn2+ incolores et la coloration violette persiste alors.
d. Détermination de la concentration

2. Titrage indirect par dosage de l’excès de solution titrante
a. Principe

On place un volume connu de jus de citron pressé, contenant de la vitamine C, X, dont on cherche la concentration dans l’échantillon,. On filtre ensuite la solution (pas de pulpe) en présence d’une grande quantité de diiode en excès, Ti.
Le diiode, n’ayant pas réagi avec la vitamine C , Texcès , est titrée par une solution d'ions thiosulfate, R, de concentration connue, en présence d’empois d’amidon pour un passage à l’équivalence plus visible.
Ces deux transformations, totales, rapides et uniques, se succèdent mais le titrage n’a lieu que pour la seconde d’où le terme de titrage « indirect ».

Il reste alors à soustraire à la totalité introduite Ti, la quantité Texcès titrée par R pour trouver la quantité de matière Tr de solution de diiode qui a réagi avec la vitamine C, X, et en déterminer la concentration.

b. Manipulation
On place le jus de citron pressé et le diiode en excès avec un peu d’empois d’amidon ou de thiodène, qui donne une coloration violette à la solution, dans un bécher.
On lave la burette à l’eau puis on la rince et on la remplit avec la solution de thiosulfate de sodium de concentration connue jusqu’au passage du violet à l’incolore pour obtenir le volume équivalent V’eq.
c. Équations

d. Détermination de la concentration

Pour déterminer nX, il faut déterminer la quantité nTr de diiode ayant réagi car les deux quantités de matière sont liées par la relation issue de l’équation-bilan (1) :
n[I2(aq)] ou nTnC6H8O6(aq).

On détermine nTr grâce à la différence :
n(I2)ou nTi = nI2(aq) ou nTr ayant réagit avec Xn[I2(aq)] ou nTexcès ayant réagi avec R.

n[I2(aq)] ou nTr  =  n(I2) ou nTin[I2(aq)] ou nTexcès = nC6H8O6(aq).

Le titrage par le thiosulfate (R) permet de déterminer  n[I2(aq)] ou nTexcès par la relation d’équivalence de l’équation-bilan (2) :
n[I2(aq)] ou nTexcès  = nS2O32-/2.

D’où  nC6H8O6(aq)  =   n(I2)ou nTinS2O32-/2.

L’essentiel

Les différentes applications des titrages d’oxydoréduction sont nombreuses et concernent des produits courants. Mais elles sont pour la plupart basées sur des titrages colorimétriques, directs ou indirects, et peu sur des mesures physiques servant à tracer une courbe à exploiter.

Pour déterminer les concentrations des espèces à titrer, on peut utiliser le tableau d’avancement ou les relations de proportionnalité issues des proportions stoechiométriques de l’équation-bilan ou des demi-équations dans le cas des titrages indirects.

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