Réaliser un titrage avec suivi colorimétrique - Maxicours

Réaliser un titrage avec suivi colorimétrique

Objectif
  • Réaliser un titrage direct avec repérage colorimétrique de l’équivalence pour déterminer la concentration quantité de matière d’une espèce dans un échantillon.
  • Repérer le changement de réactif limitant et de couleur au cours d’un titrage.
Points clés
  • Le titrage d’une solution se réalise en versant une solution titrante de concentration connue sur la solution à titrer.
  • Le titrage avec suivi colorimétrique consiste à repérer l’équivalence par un changement de couleur du milieu réactionnel.
  • À l’équivalence, on peut donc écrire , avec a et b les coefficients stœchiométriques des espèces A (solution titrée) et B (solution titrante).
Pour bien comprendre
  • Quantité de matière
  • Formule
  • Équation d’oxydoréduction
1. Définition du titrage
Un titrage (ou dosage) est une manipulation qui permet de déterminer la concentration d’une espèce en solution.

Un titrage consiste à faire réagir une solution SA de concentration inconnue (solution titrée) avec une solution SB de concentration connue (solution titrante), en introduisant progressivement la solution SB dans la solution SA.

2. Expérience
a. Matériel et solutions utilisés

Le titrage d’une solution nécessite l’utilisation du matériel de chimie suivant.

  • Erlenmeyer
  • Burette graduée
  • Agitateur magnétique + barreau aimanté
  • Support pour la burette graduée
  • Pipette jaugée + pipeteur
  • Eau distillée
Remarques
On utilise un erlenmeyer plutôt qu’un bécher car l’erlenmeyer possède des bords hauts qui évitent les pertes de solution par projection lors de l’agitation.
On utilise un agitateur magnétique afin que le milieu réactionnel dans le bécher soit homogène.

Le titrage nécessite les 2 solutions suivantes.

  • Une solution SA de concentration en quantité de matière CA (en mol·L–1) : c’est la concentration du réactif titré A. La concentration CA est inconnue et on cherche à l’estimer.
    Cette solution a pour volume VA (en L) : c’est le volume fixe de la solution titrée au début de la manipulation, qui se trouve dans l’erlenmeyer.
  • Une solution SB de concentration en quantité de matière CB (en mol·L–1) : c’est la concentration de réactif titrant B. La concentration CB doit être connue avec précision.
    Cette solution a pour volume VB (en L) : c’est le volume de réactif titrant qu’on va ajouter progressivement dans l’erlenmeyer.
b. Protocole expérimental
Mode opératoire
  1. Étape 1 : Réaliser le montage.

    La première étape consiste à réaliser le montage du matériel.

    • On fixe la burette graduée au support en prenant soin de fermer le robinet.
    • On introduit un barreau aimanté dans l’erlenmeyer.
    • On positionne l’erlenmeyer sur l’agitateur.

    On obtient le montage suivant.


    Schéma du titrage
  2. Étape 2 : Remplir la burette.

    On verse la solution titrante SB dans la burette graduée.

    • Lors de la préparation de la burette, mettre un bécher « poubelle » sous cette dernière, en cas de coulée intempestive.
    • Rincer la burette à l’eau distillée puis avec la solution titrante B.
    • Remplir la burette jusqu'au zéro (attention au ménisque).
    Dépasser le zéro lors du remplissage de la burette.
    Laisser s’écouler de la solution titrante en goutte à goutte afin d’ajuster au zéro.
    Remplissage de la burette
  3. Étape 3 : Remplir l’erlenmeyer.

    Le volume VA de la solution titrante SA doit être précis. On le prélève à l’aide d’une pipette jaugée et d’un pipeteur. On l’introduit ensuite dans l’erlenmeyer.

  4. Étape 4 : Réaliser le titrage.
    On fait réagir la solution SB contenue dans la burette (réactif titrant) avec la solution SA contenue dans l’erlenmeyer (réactif titré). On introduit pour cela au goutte à goutte le réactif titrant B dans l’erlenmeyer, en ouvrant légèrement le robinet de la burette. L’équivalence du titrage colorimétrique se repère par un changement de couleur du milieu réactionnel.
    On peut noter VB(éq) le volume de la burette correspondant à cette équivalence.
Remarque
Ce titrage est à réaliser à 2 reprises :
  • la première fois pour avoir une estimation du volume équivalent ;
  • la deuxième fois pour avoir une valeur plus précise de ce volume ; on s’approche du volume équivalent estimé précédemment puis on verse au goutte à goutte la solution titrante dans la solution titrée jusqu’au changement de couleur.
3. Calcul de la concentration

Lorsque la solution titrante qui contient le réactif B est introduite dans la solution titrée contenant le réactif A, il se produit la réaction suivante :

a × A + b × B → c × C + d × D

où a, b, c et d sont les coefficients stœchiométriques des éléments respectifs A, B, C et D.

À l’équivalence, les réactifs A et B ont été introduits dans les proportions stœchiométriques, on peut donc écrire :

  avec :
  • CA et CB les concentrations en quantité de matière des réactifs, en mol·L–1
  • VA et VB(éq) les volumes des réactifs, en L

On en déduit ainsi la concentration recherchée :

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