PH métrie

TP1 : Dosage d’une cétone hydrosoluble :

dosage d’un mélange acide fort - acide faible

I°/ Principe

La méthode proposée s’applique aux composés carbonylés solubles dans l’eau. On fait réagir le chlorure d’hydroxylammonium avec le composé carbonylé. L’ion hydroxylammonium est un acide faible de pKa=6,0 dont la base conjuguée l’hydroxylamine HONH2 constitue un réactif nucléophile (à cause du doublet libre sur l’atome d’azote) qui s’additionne sur le groupe carbonyle. Il se forme ensuite une oxime après élimination d’une molécule d’eau.

Cela peut se résumer dans le cas de l’acétone par l’équation de réaction :

(CH3)2CO+HONH3++Cl-=(CH3)2CN-OH+H3O++Cl-

Il y a donc formation d’acide chlorhydrique, acide fort dans l’eau, qu’on se propose de doser par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium afin de déterminer la concentration de composé carbonylé.

On dose un mélange d’acide fort et d’acide faible, car l’ion hydroxylammonium est initialement introduit en excès.

II°/ Mode opératoire

Pour réaliser notre titrage nous avons plusieurs choses à faire. Tout d'abord, nous devons préparer la solution à titrer. Pour cela, nous avons mis dans une fiole jaugée de 100mL :

• 10mL de solution d’acétone (propanone) de formule brute C3H6O
• 50mL de solution de chlorure d’hydroxylammonium de formule brute HONH2·HCl
• De l’eau désionisée (pour compléter jusqu’au trait de jauge).

L’eau désionisée est une eau constituer de microorganismes et d’H2O. C’est la différence avec l’eau distillée qui est dépourvue de microorganisme. C’est une eau moins chère et qui aura les même effets que l’eau distillée, c’est à dire aucun effet sur nos réactions.

Maintenant que nous avons préparé notre solution à titrer, il nous faut chauffer notre solution. En effet, n’ayant que deux heures pour manipuler, chauffer notre solution permettra d'accélérer les réactions qui doivent se faire.

Pour cela, nous l’avons transvaser dans une fiole jaugée et avons placé ce dernier dans un bain d’eau chaude pendant 20 minutes à environ 50°C. Pour éviter de perdre des réactifs lors de l'ébullition, nous devons veiller à ce que la température ne dépasse pas les 50°C.

Pour que notre solution reste bien homogène, nous avons utilisé un agitateur magnétique chauffant.

Pendant ces 20 minutes, nous avons étalonné notre pH mètre. Pour ce faire, nous avons utilisé la notice de ce dernier, mis à notre disposition et deux solution tampon, de pH 7  et de pH 4. Attention, l’ordre des tampons est respectivement le pH 4 puis le pH 7. De plus, nous avons régler l’appareil avec la température de la pièce qui était: 18°C.

L’étalonnage du pH mètre est nécessaire puisque l’efficacité de l’électrode que nous utilisons (l’électrode de verre) varie dans le temps.

Après avoir étalonner le pH mètre, nous avons préparer la burette:

• Nous l’avons rincer (puisque c’est un instrument de précision, la rincer permet d’éviter des erreurs de mesure) avec de l’eau désionisée
• Nous l’avons rempli avec la solution titrante qui n’est autre qu’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium de concentration 0,0755 mol.L-1 et de formule brute NaOH

Une fois le temps écoulé, nous avons refroidi l’erlenmeyer (puisque la température de la solution peut faire varier la valeur du pH que nous mesurons), en le plaçant sous le robinet d’eau froide.

Pour obtenir un titrage précis, nous avons titrer exactement  25 mL de la solution de l’erlenmeyer. Pour cela, nous avons prélevé 25 mL de la solution et l’avons transvasé dans un bécher. Nous l’avons ensuite placé sous la burette, sur un agitateur magnétique (toujours pour que notre solution soit homogène, au moment de l’ajout du NaOH à la solution titré).

Puisque l’électrode n’était pas entièrement dans le liquide, nous avons rajouter de l’eau désionisée.

A partir de ce moment là, nous avons commencer le titrage. A chaque fois que nous avons ajouté 0,5 mL de la solution titrante dans la solution titré, nous prenions la mesure du pH et le reprotions dans un tableau et sur une feuille de papier millimétré. Nous avons répéter ce processus jusqu’à ce que nous observions deux sauts de pH sur notre courbe et avons légèrement prolonger le processus pour nous assurer qu’il n’y en aurais pas d’autre.

III°/ Exploitation des résultats

La courbe pH = f(V) a été réalisé en même temps qu’on effectuer le titrage. En effet, une bonne précision sur la détermination du point équivalent nécessite un grand nombre de points expérimentaux dans les zones de tangence et de saut de potentiel. Il faut donc des volumes ajoutés plus faibles dans ces zones que dans celle où les variations de potentiel sont plus faibles. Vous trouverez le tableau de mesure en annexe 1 et le graphique représentant l’évolution du pH de la solution titrée en fonction du volume ajouté de la solution titrante en annexe 2.

Nous avons admis que la température du laboratoire était de 25°C.

Question 1 : Ecrire l’équation de la réaction de titrage.

Lors de notre titrage, une réaction se produit. En voici son équation :

H3O+ + HONH3+ + 2OH- → HONH2 + 3H2O

En effet, en voici les deux demi-équations :

• acide fort avec base :

H3O+ + OH- → 2H2O

• acide faible avec base :

HONH3+ + OH- → HONH2 + H2O

Question 2 : Précisez dans quelle partie de la courbe cette équation représente les transformations chimiques qui se produisent. Quelles sont les espèces dominantes dans chaque partie de la courbe ?

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