Séance de préparation aux Olympiades Internationales de Chimie-2017

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Titrages acido-basiques

Un titrage est une méthode de dosage détruisant l’espèce à doser.

La réaction de titrage doit être quantitative et rapide.

A l’équivalence, les réactifs ont été introduits en proportions stœchiométriques et l’espèce titré a été totalement

consommée par l’espèce titrante.

I/ Titrage d’un acide fort par une base forte

1) Position de l’équivalence

Une solution d’acide nitrique de concentration c1 et de volume v1 est titrée par une solution de soude à la concentration c.

Lors du titrage le bécher est le siège de la réaction :

H3O+(aq) + HO-(aq) = 2 H2O(l)

Cette réaction est quantitative (K°= 1) et rapide.

A l’équivalence n(H3O+) = n(HO-)ajouté donc c1.v1 = c.veq

2) Expression du pH au cours du titrage

v désigne ici le volume de soude ajouté.

v=0 : le bécher contient un acide fort.

0 < v < veq :

v = veq

v > veq

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3) Allure de la courbe

Exemple du titrage de 10 mL d’une solution d’acide nitrique de concentration 0,1 mol/L par une solution de soude à

0,1 mol/L.

II/ Principe des indicateurs colorés

Expérimentalement, les indicateurs colorés acido-basiques sont couramment utilisés.

Un indicateur coloré est une espèce manifestant un rôle acido-basique et participant à un couple HIn/In- dont les formes

acide et basique présentent des couleurs différentes, détectables même à très faibles concentrations.

Le diagramme de prédominance de l’indicateur coloré indique le changement de couleur s’opère aux alentours de pH =

pKA(HIn/In-).

Ainsi, l’indicateur choisi doit être tel que son pKA correspond à la zone de pH à l’équivalence (zone de virage).

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III/ Titrage d’un acide faible par une base forte

Etudions le dosage d’un volume v0 d’acide éthanoïque (CH3COOH) de c0 par une solution de soude de concentration c.

pKA(CH3COOH/ CH3COO-) = 4,8.

L’équation de titrage est la suivante :

CH3COOH (aq) + HO- (aq) = CH3COO- (aq) + H2O (l) K°(T) = 1,6.109

La réaction est rapide et quantitative.

Tableau d’avancement de la réaction :

Expression du pH au cours du titrage :

v = 0 : la solution est un acide faible. En le supposant peu dissocié,

0 < v < veq : la solution contient un mélange CH3COOH/ CH3COO- (acide/base conjguée)

v = veq/2 : il s’agit de la demi-équivalence.

v = veq : la solution est une solution de base faible. Le pH est basique.

v > veq : la base forte est en excès.

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Allure de la courbe de titrage

IV/ Titrage d’un polyacide

Exemple : Titrage de l’acide aspartique.

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V/ Solutions tampons

Une solution tampon est une solution dont le pH est peu influencé par un apport extérieur de constituants acido-

basiques ou par la dilution.

Une solution tampon est une solution contenant un mélange d’un acide et de sa base conjuguée.

Elle peut être réalisée par ajout d’acide fort dans une solution de base faible, par ajout de base forte dans une solution

d’acide faible ou par mélange direct d’un acide et de sa base conjuguée.

Le pouvoir tampon β mesure la qualité d’un tampon, il est défini par :

β = |𝒅𝒄𝑩|

|𝒅𝒑𝑯| où dcB est la variation infinitésimale de concentration en base provoquant la variation infinitésimale

de pH.

Exercices :

A/ Dosage conductimétrique

1°) Une solution d'ammoniac aqueux ou ammoniaque a une concentration C = 0,10 mol.L-1. Le pKA du couple NH4+/NH3

vaut 9,2. Calculer le pH de la solution.

2°) On dose Vb = 10,0 mL d'une solution d'ammoniaque de concentration initiale inconnue Cb par une solution d'acide

chlorhydrique étalon Ca = 0,10 mol.L-1, volume ajouté Va. La réaction est suivie par conductimétrie.

a) Écrire F équation-bilan de la réaction de dosage. Justifier qu'elle est quasi-totale.

La courbe obtenue correspond à deux portions de droite.

b) Justifier sans calcul son allure d'après les valeurs :

Ions H3O+ NH4+ Cl- HO-

λi° (mS.m2.mol-1) 34,98 7,34 7,63 19,92

c) En déduire la concentration Cb.

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B/

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C/