Détermination d'une quantité de matière par titrage colorimétrique

CHAPITRE 5 : DETERMINATION D’UNE QUANTITE DE MATIERE PAR TITRAGE COLORIMETRIQUE

1. Introduction

En chimie, il est important de pouvoir déterminer la quantité de matière d’une espèce chimique présente dans une solution.

Si de plus on connait le volume de la solution, on peut alors déterminer facilement sa concentration en quantité de matière (encore appelée concentration molaire).

Titrer une espèce chimique revient donc à déterminer la quantité de matière d’une espèce chimique en solution grâce à une transformation chimique (réaction chimique) se produisant entre deux réactifs(le réactif titré et le réactif titrant).

1. Le titrage

1. Quelques définitions

• Le réactif titré est celui dont la concentration de l’espèce chimique est inconnue.
• Le réactif titrant est celui dont la concentration est parfaitement connue.
• L’équation support d’une réaction de titrage est l’équation chimique qui se produit entre le réactif titrant et le réactif titré.
• L’équivalence se produit lorsque les quantités de matière du réactif titrant et du réactif titré ont été mélangées dans les proportions stoechiométriques.

1. Conditions indispensables lors d’un titrage

• La réaction entre l’espèce titrante et l’espèce titrée doit être rapide
• La réaction entre l’espèce titrante et l’espèce titrée doit être totale (pas limitée).
• La réaction entre l’espèce titrante et l’espèce titrée doit être unique (l’espèce titrante ne réagit qu’avec l’espèce titrée).
• Un changement de couleur très net doit se produire au moment de l’équivalence.

1. Comment réaliser un titrage colorimétrique ?

En pratique, on prélève un volume précis de la solution à titrer et on l’introduit dans un bécher ou un erlenmeyer.

Puis on remplit une burette graduée avec la solution titrante.

On ajoute alors progressivement la solution titrante à la solution titrée jusqu’au moment où le changement de couleur très net se produit. L’équivalence est alors atteinte.

On note le volume précis de solution titrante que l’on a versé (volume à l’équivalence) et on se prépare à effectuer les calculs.

[pic 1]

1. Evolution des quantités de matière lors du titrage

Le réactif titrant réagit immédiatement et totalement avec le réactif titré .

La quantité de matière de réactif titré diminue donc à chaque ajout goutte à goutte de réactif titrant jusqu’à devenir nulle.

1. Equivalence

Avant l’équivalence, le réactif limitant est le réactif titrant.

Après l’équivalence, le réactif limitant est le réactif titré.

L’équivalence correspond donc au changement de réactif limitant au cours du titrage.

1. Relation entre les quantités de matière des réactifs à l’équivalence

A l’équivalence, les réactifs titrant et titré ont été entièrement consommés.

Les quantités de matières des réactifs sont donc nulles à l’équivalence.

Cela signifie concrètement qu’à l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiométriques.

Considérons l’équation support du titrage :

[pic 2]

A est le réactif titrant.

B est le réactif titré.

Nous avons vu dans le chapitre 3 que lorsque les réactifs sont introduits dans les proportions stoechiométriques, alors nous avions la relation d’égalité suivante :

[pic 3]

1. Détermination de la concentration en quantité de matière du réactif titré

A l’équivalence, nous avons :

[pic 4]

Or, le volume de solution titrante  n’est autre que le volume de solution titrante versé lorsque l’équivalence est atteinte. Nous appellerons ce volume .[pic 5][pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

• La concentration de la solution titrante  (dans la burette) est parfaitement connu.
• Le volume  versé à l’équivalence se mesure au cours de l’expérience.
• Le volume de solution titré (dans le bécher) est parfaitement connu.
• a et b sont connus car on connait l’équation support du titrage.

On peut alors calculer la concentration de la solution titrée.

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