Titrage pH-métrique

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Classe(s) : Tle Générale | Thème(s) : Analyse d’un système chimique par des méthodes physiques et chimiques


Lorsque la réaction support du titrage est une réaction acide-base quantitative (rapide, totale et unique), on suit l’évolution du pH du milieu réactionnel dans le but de repérer l’équivalence.

I Dispositif expérimental

La solution titrante de la burette est versée progressivement dans un volume prélevé précisément, de solution à titrer. À chaque ajout de solution titrante, on mesure le pH de la solution.

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II Repérer l’équivalence du titrage

On trace pH = f(V) où V est le volume de solution titrante versé. La brusque variation de pH, ou saut de pH, permet de repérer l’équivalence du titrage.

À partir du graphe pH = f(V) obtenu, deux méthodes permettent de déterminer les coordonnées du point équivalent E avec une bonne précision.

Méthode des tangentes

On trace une tangente T1 à la courbe avant le saut de pH, puis on trace T2, parallèle à T1 et tangente à la courbe après le saut de pH. On construit le segment perpendiculaire à T1 et à T2, puis la médiatrice D de ce segment. Cette médiatrice D coupe la courbe pH = f(Vtitrant) au point E d’abscisse VE.

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Méthode de la courbe dérivée

À partir des points expérimentaux, un logiciel de traitement de données permet de tracer le graphe :

dpHdVtitrant= fVtitrant.

L’équivalence du titrage correspond à l’extremum de la courbe dérivée. Cet extremum repère le point d’abscisse VE.

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À partir de la détermination de VE, on déduit la concentration ou la quantité de matière d’espèce à titrer, sachant qu’à l’équivalence on a réalisé un mélange stœchiométrique du réactif titrant et du réactif titré.

Méthode

Exploiter une courbe de titrage pH-métrique

On dose un volume V1 = 20,0 mL d’une solution d’acide éthanoïque.

On réalise un suivi pH-métrique de la solution d’acide éthanoïque par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration C2 = 4,0 × 102 mol ⋅ L1.

On obtient les courbes ci-contre.

La réaction support du titrage est :

CH3COOH(aq) + HO(aq) → CH3COO(aq) + H2O()

a. Déterminer le volume équivalent par deux méthodes différentes.

b. En expliquant votre démarche, déterminer la concentration de la solution d’acide éthanoïque.

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Conseils

a. Appliquez les méthodes des tangentes et de la courbe dérivée.

b. Définissez l’équivalence du titrage et déduisez-en, à partir de l’équation de la réaction, la relation entre les quantités de réactifs qui ont réagi à l’équivalence.

Solution

a. L’équivalence se situe dans le saut de pH. On applique la méthode des tangentes et on détermine VE = 10 mL.

Par lecture de l’abscisse du maximum de la courbe dérivée dpHdV2=fV2, on détermine la même valeur de VE soit VE = 10 mL.

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b. À l’équivalence, les deux réactifs sont totalement consommés : on a réalisé un mélange stœchiométrique du réactif titrant et du réactif titré.

D’après l’équation de la réaction, les deux réactifs réagissent mol à mol :

n(CH3COOH)i = n(HO)E

soit C1 × V1C2 × VE d’oùC1=C2×VEV1=4,0×102×1020=2,0×102 mol  L1.