Les titrages
I. Généralités sur les titrages
Définition : Titrer (ou doser) une espèce chimique en solution, c'est déterminer sa concentration en effectuant une transformation chimique.
Principe : On prélève un volume V donné d'une solution à titrer que l'on fait réagir avec une
autre solution dite titrante de concentration connue. La réaction mise en jeu appelée réaction de titrage doit être rapide, totale et spécifique de l'espèce à titrer. La solution titrante est ajoutée
progressivement à la solution à titrer à l'aide d'une burette graduée. Au début du titrage le réactif
titrant est le réactif limitant. Le changement de réactif limitant définit l'équivalence du titrage. Le volume de solution titrante versé à l'équivalence est appelé volume équivalent. A l'équivalence, les deux réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques de la solution de titrage. Cette réaction étant totale, leurs quantités de matières sont donc nulles à l'équivalence. On en déduit ainsi la concentration de l'espèce à titrer.
Repérage de l'équivalence : L'équivalence d'un titrage est repérée par un brusque changement de variation d'une grandeur physique appelée observable.
II. Les titrages acido-basiques
Définition : Lors d'un titrage acido-basique, la réaction de titrage est une réaction acido-basique. Si le réactif titré est un acide, la solution titrante contient une base et réciproquement.
Titrage pH-métrique : Lors d'un titrage pH-métrique, la grandeur observable est le pH de la solution. On mesure à l'aide d'un pH-mètre le pH de la solution titrée après chaque ajout de
solution titrante. La courbe représentant l'évolution du pH de la solution est appelée courbe de titrage. Le point correspondant à l'équivalence est appelé point d'équivalence. A l'aide de Regressi, on cherche la valeur correspondance à l'équivalence, c'est-à-dire à un pH de 7.
On peut déterminer le point d'équivalence par deux méthodes :
- La méthode des tangentes parallèles (méthode graphique) : il faut pour cela tracer deux tangentes à la courbe de titrage, parallèles et situées de part et d'autre du saut de pH. Puis on trace la droite parallèle à ces deux tangentes équidistantes.
- La méthode de la courbe dérive. A l'aide d'un tableur on trace la dérivé du pH en fonction du volume. Cette courbe présente un extremum dont le sommet a pour abscisse le volume équivalent.
Titrage spectrophotométrique : Une solution colorée absorbe une partie des radiations de la lumière qu'elle reçoit. La couleur de la solution résulte de la superposition des radiations
transmises et est complémentaire des radiations observées. L'absorbance est une grandeur sans unité qui caractérise l'absorption d'une radiation lumineuse par une substance pour une longueur d'onde lambda donnée. Plus la lumière est absorbée, plus la valeur est grande. Elle est nulle si aucune lumière est absorbée (lumière blanche) et infinie dans le cas contraire. L'appareil utilisé
est un spectrophotomètre. La spectrophotométrie permet entre autres de titrer une espèce en solution lorsque cette espèce colore la solution, mais également de suivre une cinétique chimique lente.
Titrage colorimétrique : Dans un titrage colorimétrique, l'observable est la couleur de la solution. On utilise un indicateur coloré acido-basique dont la forme acide et la forme basique n'ont pas la même couleur. Cet indicateur est convenablement choisi si sa zone de virage contient le pH à l'équivalence.
Titrage conductimétrique : Dans un titrage conductimétrique, l'observable est la conductivité (ou la conductance) de la solution. La courbe de titrage est la représentation graphique de la conductance G (ou de la conductivité delta) en fonction du volume V de solution titrante versé.
Le point d'équivalence d'abscisse Veq est le point d'intersection des deux droites modélisant delta ou G.
Loi de Kohlrausch : La conductivité sigma d'une solution contenant des ions Xi est donnée
par la relation : o = E * lambda i * [Xi] avec E = la somme (sigma) ; lambda = conductivité molaire ionique (constante donnée) ; [Xi] = concentration de la solution en mol.m-3 et o= sigma = conductivité de la solution en S.m-1