Fiche de révision : Dosage par titrage

Présentation de l’expérience de titrage

• Un dosage par titrage consiste à mesurer, dans une solution, la concentration de l’espèce à laquelle on s’intéresse.
• La réaction mise en jeu lors d’un dosage par titrage doit être unique, totale et rapide.
• Une réaction est dite rapide si elle paraît instantanée pour l’œil humain (inférieure à $0,1$ seconde).
• La solution titrée est celle dont on cherche à déterminer la concentration. Elle est placée dans le bécher.
• La solution titrante, de concentration connue, est ajoutée progressivement au mélange. Elle est placée dans la burette graduée.

Suivi et interprétation

• Le suivi du dosage permet de repérer le point d’équivalence, ce qui permet de calculer la concentration de la solution titrée.
• L’équivalence est l’état du milieu réactionnel ne contenant plus aucun réactif. Ces réactifs ont été apportés en proportions stœchiométriques et entièrement consommés.
• Pour repérer l’équivalence, il faut en particulier déterminer le volume à l’équivalence.
• Le volume à l’équivalence est le volume de solution titrante versé permettant d’atteindre l’équivalence.
• La mesure du volume à l’équivalence permet de déterminer la concentration de la solution titrée.
• Soit la réaction de dosage suivante, où $\text{ox}_2$ est l’espèce titrée : $$a\,\text{red}_1 + b\,\text{ox}_2 \to c\,\text{ox}_1 + d\,\text{red}_2$$
• Les quantités de réactifs présentes à l’équivalence sont celles d’un mélange stœchiométrique et vérifient :

$$\dfrac{n_\text{eq} (\text{red}_1)}{a} = \dfrac{n_0 (\text{ox}_2)}{b}$$

• Si $\text{red}_1$ est l’espèce titrante, on a :

$$\begin{aligned} n_\text{eq} (\text{red}_1) &= C_1 V_\text{eq} \\ n_0 (\text{ox}_2) &= C_2 V_0 \end{aligned}$$ Où la concentration $C_1$ de la solution titrante, le volume initial $V_0$ de solution titrée et le volume à l’équivalence sont connus.

• La concentration $C_2$ recherchée s’écrit alors :

$$C_2 = C_1\times \dfrac{b}{a}\times\dfrac{V_\text{eq}}{V_0}$$

• La source principale d’incertitude ici est donc la mesure de $V_\text{eq}$.
• Plusieurs méthodes de suivi sont possibles.
• Un suivi pHmétrique consiste à mesurer le pH de la solution à chaque ajout de solution titrante.
• Un suivi conductimétrique consiste à mesurer la conductivité totale de la solution à chaque ajout de solution titrante. La conductivité de la solution est d’autant plus élevée que celle-ci conduit bien le courant électrique.
• Un suivi potentiométrique consiste à mesurer la tension électrique entre le milieu réactionnel et une électrode de référence.
• Un suivi colorimétrique, auquel nous nous intéressons ici.
• Un suivi colorimétrique consiste à observer les changements de couleur du milieu réactionnel après chaque ajout de solution titrante.
• Si un des réactifs au moins est coloré, le milieu réactionnel prend la couleur du réactif en excès. On dit que le dosage est auto-indicateur.
• Si toutes les espèces en présence sont incolores, un indicateur coloré est nécessaire : soit un indicateur de présence d’un des réactifs, soit un indicateur de $\text{pH}$.
• L’indicateur coloré est choisi de sorte qu’il change de couleur à l’équivalence. Il peut colorer la solution en présence d’un seul des deux réactifs.
• Le suivi colorimétrique permet de repérer l’équivalence visuellement, sans appareil ou mesure supplémentaire.