Méthodes chimiques d’analyse : Titrage avec suivi pH-métrique

Titrage pH-métrique

On peut effectuer un titrage pH-métrique (à l'aide d'un pH-mètre) si l'on cherche à doser un acide ou une base.

Méthode expérimentale

• On place un volume précis (pipette jaugée) de l'espèce acide ou basique à doser dans un bécher.
• On plonge la sonde d'un pH-mètre dans le bécher en ajoutant de l'eau distillée (à l'éprouvette graduée) si besoin de manière à ce que la sonde trempe suffisamment dans la solution.
• On verse alors la solution titrante $\rm mL$ par $\rm mL$ (avec une burette graduée) en relevant, lors de chaque ajout, la valeur du $\rm pH$ mesurée.
• À la fin du dosage, on trace la courbe $\rm pH = f (V)$.
• À l'aide de la méthode des tangentes ou de la dérivée, on détermine le volume $\rm V_{éq}$ de solution titrante ajoutée lors de l'équivalence du dosage.

Détermination du point d'équivalence

$\Rightarrow$ Tracer d'abord deux tangentes à la courbe $\rm pH = f(V_B)$, parallèles entre elles et situées avant et après le saut du $\rm pH$.

$\Rightarrow$ Tracer ensuite la parallèle à ces deux tangentes, équidistante de celles-ci. Son intersection avec la courbe $\rm pH = f(V_B)$ détermine le point équivalent $\rm E$ de coordonnées $\rm (V_E~ ~pH_E)$.

EN RÉSUMÉ

Objectif

Déterminer la concentration d'une espèce chimique dans une solution par des méthodes expérimentales précises.

Pourquoi c'est important ?

• Permet de contrôler la composition des solutions dans l'industrie, la pharmacie, l'environnement…
• Essentiel en laboratoire pour vérifier des concentrations (ex : dosage d'un acide, mesure de la dureté de l'eau).
• Méthode rapide et précise pour obtenir une valeur quantitative.

Petit rappel

• Dosage : méthode permettant de déterminer la quantité ou la concentration d'une espèce chimique dans un mélange.
• Titrage : type de dosage basé sur une réaction chimique entre la solution à analyser et une solution de concentration connue (solution titrante).
• Un titrage peut être direct (réaction simple) ou par étalonnage (comparaison avec une courbe).

🪜 Les étapes pour assurer

1. Principe du titrage direct

Étape 1 : On introduit la solution à analyser dans un bécher ou erlenmeyer.

Étape 2 : On ajoute goutte à goutte la solution titrante (concentration connue) à l'aide d'une burette.

Étape 3 : On observe un changement mesurable (virage de couleur avec un indicateur, ou suivi pH/conductivité).

Étape 4 : On s'arrête au point d'équivalence : moment où les réactifs ont réagi dans les proportions exactes.

2. Relation au point d'équivalence

Si la réaction est :

$$aA + bB \longrightarrow \mathrm{produits}$$

Alors au point d'équivalence :

$$\dfrac{n_A}{a} = \dfrac{n_B}{b}$$

Et :

$$\dfrac{C_A \cdot V_A}{a} = \dfrac{C_B \cdot V_B}{b}$$

Où :

• $C$ : concentration en $\mathrm{mol.L^{-1}}$
• $V$ : volume en $\mathrm{L}$

3. Types de suivi

Exemple

Dosage acide / base

On titre $25 \mathrm{~mL} = 0,025 \mathrm{~L}$ d'acide chlorhydrique ($C_A$ inconnue) avec de la soude ($C_B = 0,1 \mathrm{~mol.L^{-1}}$).

Point d'équivalence $V_B = 12,5 \mathrm{~mL} = 0,0125 \mathrm{~L}$

Réaction :

$$\mathrm{HCl} + \mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2O}$$

Rapport stœchiométrique :

$$C_A \cdot V_A = C_B \cdot V_B \Rightarrow C_A = \dfrac{C_B \cdot V_B}{V_A} = \dfrac{0,1 \times 0,0125}{0,025} = 0,05 \mathrm{~mol.L^{-1}}$$

❌ On évite absolument

• Oublier de tenir compte du rapport stœchiométrique dans la formule.
• Lire un volume avec mauvaise précision (erreur expérimentale).
• Utiliser un indicateur avec une zone de virage mal adaptée.

✅ On valide

• Bien choisir l'indicateur ou la méthode de détection adaptée à la réaction.
• Exprimer tous les volumes en litres dans les calculs.
• Identifier clairement le point d'équivalence sur la courbe.

Le petit + à retenir