Dosages par titrage - Webphysique

Chapitre 4 : Dosages par titrage
I. Généralités
CHAPITRE 4
Dosages par titrage
1) Définition
Définition d’un dosage
On appelle dosage tout procédé expérimental visant à déterminer la quantité d’une
espèce chimique contenue dans une substance chimique.
Exemple
On souhaite déterminer la concentration des ions ferreux dans une solution aqueuse de
chlorure de fer (II), appelée solution (S). Pour cela, on va déterminer la quantité d’ions
ferreux contenus dans un volume V0 = 40,0 mL de cette solution (S) : il s’agit d’un dosage.
2) Principe du dosage par titrage
Définition d’un titrage
Un titrage consiste à suivre la transformation chimique ayant lieu au sein d’une solution
entre une espèce chimique de quantité connue (réactif titrant) et l’espèce chimique à
doser (réactif titré).
Schéma du titrage
Burette graduée
Bécher
Barreau aimanté
Agitateur magnétique
Pour déterminer la quantité d’ions ferreux contenus dans le volume V0 de la solution (S), on
utilise une solution aqueuse de permanganate de potassium, notée (S0), de concentration
connue C0 = 1,00.10 -2 mol.L -1 . L’ion permanganate est le réactif titrant. Puisque l’on contrôle
le volume versé de solution titrante, grâce à la burette graduée, on sait à tout moment quel
volume on a versé. Ainsi, si on a versé un volume V de solution titrante, la quantité de réactif
titrant versé est égale à C0V.
1
Solution titrante
K
+
( aq)
+
MnO
−
4 ( aq)
C0 = 1,00.10 -2 mol.L -1
Solution titrée
2
−
Fe 2Cl
+
( aq ) + ( aq )
V0 = 40,0 mL

Chapitre 4 : Dosages par titrage
La réaction de titrage, selon le chapitre précédent, est :
5 Fe + MnO + 8H
→ 5Fe
+ Mn + 4H
2+
( aq)
−
4 ( aq)
+
( aq)
3+
( aq)
2+
( aq)
Notons que le milieu réactionnel doit être acidifié. On utilise donc une solution titrante
acidifiée.
Définition de l’équivalence d’un titrage
On appelle équivalence d’un titrage le moment où l’espèce titrante vient juste de faire
disparaître toute l’espèce titrée.
N.B.: le principe d’un par titrage est de repérer le plus précisément possible l’équivalence.
Propriété
La réaction de titrage doit être rapide, totale et unique. Elle doit en outre provoquer la
variation d’une caractéristique physique de la solution titrée permettant de repérer
aisément l’équivalence : c’est l’observable (couleur, pH, conductivité…).
A chaque ajout de solution titrante, il y a transformation chimique dans le bécher jusqu’à
entière consommation de l’espèce titrante. L’espèce titrante est donc le réactif limitant.
Progressivement, l’espèce titrée diminue. Sa disparition correspond à l’équivalence.
Après l’équivalence, l’ajout d’espèce titrante ne provoque plus de transformation chimique à
cause de l’absence de l’espèce titrée.
L’ion permanganate, réactif titrant, est le seul ion coloré ici. Avant l’équivalence, il st absent
de la solution titrée, donc celle-ci est incolore. Après l’équivalence, il est présent dans la
solution titrée et lui donne sa couleur violette. L’observable est donc ici la couleur et
l’équivalence se repère par le changement de couleur de la solution titrée.
3) Exploitation du titrage
Définition du volume équivalent
On appelle volume équivalent le volume de solution titrante versé entre le début du
titrage et l’équivalence.
On trouve un volume équivalent Veq = 16,0 mL.
Le titrage est une suite de transformations chimiques. Cependant, si l’on versait d’un coup
dans la solution titrée initiale un volume de solution titrante égal au volume équivalent, alors
le réactif titrant et le réactif titré disparaîtraient tous les deux. Par conséquent, ils seraient
initialement en proportions stoechiométriques. On a donc :
−
2+
n ( MnO ) n i ( Fe )
i 4 =
1 5
On en déduit la concentration en ions ferreux dans la solution titrée initiale :
2+
[ ]
n
2+
−
−
( Fe ) ( ) 5[
MnO ]
5n
MnO
Fe =
i
i
V0
= i
V0
4 =
4 i
V0
eq
=
2+
Fe
−2
−3
5x1,
00.
10 x16,
0.
10
=
i
−
[ ] 3
40,
0.
10
2+
−2
−1
[ Fe ] = 2,
00.
10 mol.
L
i
−
Notons que [ MnO 4 ] = C0
i
V
2
2
O
5C
−
, car la solution (S0) a pour formule K ( aq)
MnO4
( aq)
( l)
0
V
V
0
eq
+ + .

Chapitre 4 : Dosages par titrage
4) Précision d’un titrage
Un titrage est précis s’il fournit une valeur de concentration précise, c’est-à-dire avec le
maximum de chiffres significatifs. Pour cela, il faut :
- connaître le plus précisément possible le volume initial de la solution titrée
- connaître le plus précisément possible la concentration de la solution titrante
- estimer le plus précisément possible le volume équivalent
II. Titrage colorimétrique
1) Définition
Définition du titrage colorimétrique
Un titrage colorimétrique est un titrage où l’observable est la couleur de la solution
titrée.
Protocole
On commence toujours par un titrage rapide et peu précis pour localiser grossièrement
l’équivalence et déterminer une valeur très approchée du volume équivalent. Ensuite, on
effectue de nouveau un titrage pour déterminer de manière très précise le volume équivalent.
Pour cela, on verse d’un coup un volume adéquat de solution titrante pour se placer juste
avant l’équivalence, puis on poursuit de manière très minutieuse par un lent goutte-à-goutte.
2) Couleur fournie par l’un des réactifs ou l’un des produits
Dans ce cas, toutes les autres espèces chimiques contenues dans la solution doivent pouvoir
être considérées comme incolores (que ce soit des réactifs, des produits ou des espèces
spectatrices).
Exemple (suite)
Hormis l’ion permanganate (rose violacé), les seules espèces chimiques colorées sont l’ion
ferreux (vert) et l’ion ferrique (jaune), mais leur couleur est très peu prononcée par rapport à
celle de l’ion permanganate.
3) Couleur fournie par un indicateur coloré
Si toutes les espèces chimiques sont incolores ou très peu colorées, on peut ajouter une espèce
chimique supplémentaire dans la solution titrée. Cette espèce chimique ne doit pas intervenir
dans la réaction de titrage et doit changer de couleur au passage de l’équivalence. Elle est
appelée indicateur coloré.
Propriété du bleu de bromothymol (BBT)
Le BBT est jaune en milieu acide, vert en milieu neutre et bleu en milieu basique.
Remarque
Le BBT est un indicateur coloré dont la couleur dépend du pH, il est donc utilisé avec des
réactions acido-basiques pour lesquelles la solution titrée est neutre à l’équivalence.
Propriété de l’empois d’amidon
L’empois d’amidon est incolore. Il devient bleu nuit en présence de diiode.
Remarque
L’empois d’amidon est utilisé lorsque le diiode est un réactif ou un produit de la réaction.
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