Méthodes physiques d’analyse : Dosages par étalonnage

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Méthodes physiques d’analyse : Dosages par étalonnage

Dosage spectrophotométrique

Loi de Beer-Lambert

On écrit souvent $\mathrm A = k \times c$ (relation de proportionnalité entre l'absorbance et la concentration d'une solution) donc $\mathrm A = f(c)$ donne une droite passant par l'origine.

Principe du dosage par étalonnage

Un dosage par étalonnage permet de déterminer la concentration en espèce chimique dans une solution en comparant son absorbance à celles de solutions étalons contenant la même espèce chimique et étant obtenues à partir de la dilution d'une solution mère de concentration connue. On mesure $\rm A$ de la gamme étalon obtenue puis on trace $\mathrm A = f(c)$. On mesure l'absorbance de la solution à doser, grâce à la courbe d'étalonnage, on lit la concentration de l'espèce chimique.

Dosage conductimétrique

Loi de Kohlrausch

La loi de Kohlrausch précise que la conductivité d'une solution peut se calculer ainsi :

$\displaystyle \sigma = \sum_i\lambda_{\mathrm X_i}[\mathrm X_i]$ avec $\sigma$ la conductivité en $\rm S.m^{-1}$ (Siemens par mètre), $\lambda_{\mathrm X_i}$ la conductivité molaire ionique des ions $\mathrm X_i$ en $\rm S.m^2.mol^{-1}$ et $[\mathrm X_i]$ la concentration en quantité de matière en $\rm mol.m^{-3}$.

En traçant $\sigma = f(c)$ on obtient donc une droite linéaire.

Méthode de dosage

On mesure la conductivité $\sigma$ de plusieurs solutions-étalon, préparées par dilution d'une solution-mère de concentration rigoureusement connue.

On trace la courbe d'étalonnage. On mesure la conductivité $\rm\sigma_S$ de la solution de concentration en quantité de matière inconnue. On détermine alors, par projection, la concentration en quantité de matière de la solution $\rm S$.

EN RÉSUMÉ

MéthodologieGratuit

Je maîtrise les titrages et les dosages

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 :

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

 :

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

3. Types de suivi

methodopcdosage

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

 
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Nomad +
v 3.1.24