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CHIMIE GÉNÉRALE ET INORGANIQUE PREMIÈRE · PDF fileLa chimie générale et inorganique de 2 semestre 8 • une bouteille d’ Henniez ou une autre eau dont on connaît la teneur

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  • CHIMIE GNRALE ET INORGANIQUE

    PREMIRE ANNE DE STAGE

    Semestre printemps 2014 Prof. P. Belser

    eg

    t2g

    environnement octadrique

    environnement sphrique

  • La chimie gnrale et inorganique de 2 semestre

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    1. Reactions de precipitation

    1.1 Introduction analyse de precipitation Il y a plusieurs possibilits pour dterminer la concentration dun chantillon. Les mthodes standard cest le titrage est la gravimtrie. Dans la premire exprience, la concentration de des ions chlorure doit tre dtermine par titrage, dans lexprience 2 et 3 la concentration des ions de nickel et de cuivre par gravimtrie. Le titrage est donc la mthode le plus facile et rapide pour dterminer la concentration, parce que la filtration, le lavage est le schage des prcipitations ne sont pas ncessaire. Les procdures titrimtrique ne sont possibles que avec la connaissance dtaille de chaque substance. Linverse la gravimtrie montre un systme plutt complexe avec une bonne prcision qui est faciles utiliser. Le but de la gravimtrie est de transfrer les Ions dterminer dans une forme de prcipitation et suivant dans une forme de pesage. La prcipitation des Ions peut tre obtenu de deux faons, dune manire d'un gel ou cristalline. Ce chapitre prsente uniquement la prcipitation cristalline. Classification de lanalyse de prcipitation

    Lanalyse de prcipitation ou la gravimtrie peuvent tre classifi des manires suivantes:

    Prcipitation dun compos peu soluble de l'lment considr par voie chimique (introduction dun agent de prcipitation)

    Gravimtrie

    Sparation dlment ou du compos recherche l'aide du courant lectrique

    Electrogravimtrie Ce premier chapitre prsente la dtermination quantitative du Cl-, Ni2+ et Cu2+. La figure suivante illustre un schma de lanalyse de prcipitation.

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    Mesure de la concentration en ions dans leau par prcipitation

    1.2 quilibres de solubilit Lquilibre des substances dissous et du prcipit non dissous Sauf dans des cas assez rares de la miscibilit complte il n'est gnralement pas possible de dissoudre une quantit illimite dans un solvant. La solubilit dun compos dissoci est dtermin par le produit maximale dions ou par le produit de solubilit KL (engl.: KSO). Par solubilit L (engl.: S), on entend la concentration totale du solut dans la solution sature, en se rfrant sur lunit de formule.

    La solubilit dun corps est la quantit maximale qui peut tre dissous dans un volume donner, pour produire une solution sature. La solution varie en fonction du solvant et de la substance dissous, et est une fonction de la temprature. La substance en excs pur et la solution sature constituent toujours deux phases dfinis, qui sont conformes dun quilibre stationnaire et htrogne: Bien que la solution est sature, une certain quantit de substance est dissout et compense par la mme quantit de substance, qui prcipite au mme temps. Par exemple le systme consiste du NaCl solide et dune solution NaCl compose des ions, qui sont incorpor dans un cristal, est dautres, qui se dissout du cristal :

    Direction 1: Dissolution; Direction 2: Precipitation

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    1.2.1 Le produit de solubilit Il existe une solubilit l'quilibre entre un compos AB et un compos saturer de Ax+ et des ions Bx-, qui se forme par une dissociation de AB:

    Cette solubilit l'quilibre est dcrit par la loi des masses

    =[!!] [!!]

    []

    Cependant, des concentrations molaires des phases solides (AB) peuvent tre fixes 1, une nouvelle constante est obtenue:

    ! = [!!] [!!] KL est dfini par la pression, la temprature est le milieu. En gnrale le produit de solubilit dun compos ionique AmBn, qui se dissocie selon l'quation suivante :

    est dfinit par la relation suivant:

    ! = [!!]! [!!]! Changements prvus En gnrale on peut prdire en quelle direction un systme en quilibre se dplace. Par comparaison du quotient de la raction Q de ltat ou se trouve le systme, et la constante de lquilibre de la solubilit KL la direction du changement peut tre identifi. Dans le cas prsent le quotient est exprim par le terme [Ax+]m [By-]n et la constante dquilibre KL. Les cas suivants peuvent se produire: Q < KL: Le systme est en quilibre. Le corps solide se dissout, mais il ne prcipite pas. Ce procs dure jusqu' ce que ltat de lquilibre Q = KL soit obtenu. Q = KL: Le systme se trouve en quilibre. Le compos se dissout et prcipite. La solution est sature. Q > KL: Pour obtenir lquilibre, le systme doit perde une certaine quantit de substance par cristallisation. Ce procs dure tant que ltat de lquilibre Q = KL est

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    obtenu. La relation solubilit et produit de solubilit La solubilit dun compos est dsign par les moles de substance qui est soluble dans un litre de solvant. Si la dissociation est complte, il ny a plus de molcule AB dans la solution. Le compos se trouve dans sa forme ionise Ax+ et Bx-. Il convient donc:

    ! = !! !! = ! und = !

    Les deux concentrations [Ax+] und [Bx-] sont gales. Pour le compos AmBn chaque mol dissout AmBn rsulte dans m moles dions Ax+ et n moles dions By-. Il s'ensuit:

    =[!!] =

    [!!]

    !! = und !! =

    Le produit de solubilit peut tre ainsi rsumes:

    ! = ( )! ( )!

    =!

    ! !!!!

    !!

    ! !!! = !

    !

    ! !!! = ! !!!! =

    ! ! (!!!)(!!)

    La solubilit peut tre dcrite par les mthodes exprimentales suivant:

    Les mesures de solubilit Les mesures de la force lectromotrice (EMF: engl. Electromotive Force) avec une lectrode solide. Les mesures instrumentales du graphe de titrage.

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    Pour la mesure de KL on utilise souvent des mthodes de mesure dlectrochimie. On mesure ainsi le potentiel d'lectrode dune demi-cellule lectrochimique dune solution sature de lion dterminer. Le potentiel mesurer est lie physiquement directement avec la concentration des ions correspondants. 1.3 Dosage des ion chlorure Une mthode importante, qui comprend la prcipitation des composs difficilement solubles, est la gravimtrie. Les prcipitations sont peses sous forme de produit cristallis directement aprs laspiration du solvant et un processus de schage. Avec quelques exceptions, la prcipitation est complet, est peut tre soit, comme indique, pese, ou utilise pour une titration suivante. Cette technique danalyse peut tre applique aux halognures comme AgCl, AgBr ou AgI et aux pseudohalognures comme AgSCN et AgCN. Si on ajoute des ions Cl- (resp. Ag+) dans une solution des ions Ag+ (resp. Cl-) avec une burette on obtient le point quivalent aprs l'ajout dune quantit stchiomtrique d'ions opposs. Une partie important de la dtermination qualitative par titration dions est la dtection du point final du titrage (le point quivalent), qui doit se trouver proche du vrai point final de la titration. Dans la rgion du point final de titrage la fonction mesure doit montrer un grand changement du valeur, pour garantir une analyse prcise. Il existe une mthode plus vieille, mais qui montre dune manire trs instructive les points indiques ci-dessus. Ainsi, les particules collodales de AgCl porte une charge

    tant que on se trouve dans la partie avant le point quivalent. La composition des agrgats peut donc tre dfinie de la faon suivante: AgClx-, ou x = 1 + ,

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    Pour la mthode d'indication de fin de raction d'aprs Mohr, on ajoute du K2CrO4 des solutions de Cl- ou de Br-. Lorsque tout l'halognure d'argent a prcipit, un prcipit rouge de Ag2CrO4 se forme. La mthode d'indication de fin de raction d'aprs Volhard s'applique pour les titrages de Ag+ par SCN-. Ajouter un peu de Fe3+ la solution de Ag+. Le complexe rouge-sang de FeSCN2+ se forme, lorsque tout le AgSCN a prcipit. Experience 1: Dosage Des Ions Chlorure Dans Une Eau Par La Mthode De Mohr But

    La qualit des eaux potables est rglemente lchelle europenne. Ces rglementations fixent des valeurs ne pas dpasser pour la teneur en ions, en microorganismes, en pesticides, pour la temprature, le pH, etc. Parmi elles figure le taux des ions chlorure. La mthode de dosage des ions chlorure qui doit tre utilise pour analyser une eau est la mthode de Mohr. En utilisant cette mthode nous allons doser le taux dions chlorure dans une eau minrale.

    Matriel et produits

    une burette gradue;

    un agitateur magntique avec barreau aimant et tige aimante pour rcuprer le barreau aimant;

    bchers de 100 mL;

    1 bcher de 200 mL;

    un porte tubes et 3 tubes essais;

    des pipettes de 1mL, 5 mL, 10 mL et 25 mL;

    un flacon de solution de chlorure de sodium de concentration 0,1 mol/L;

    un flacon de solution de nitrate dargent de concentration 0,025 mol/L, protger de la lumire;

    Une solution de chromate de potassium; m (K2CrO4) = 5 g, V (K2CrO4) = 100 mL ;

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    une bouteille d Henniez ou une autre eau dont on connat la teneur en ion chlorure;

    Manipulations

    Prparation Verser environ 50 mL dune solution de nitrate dargent (AgNO3) de concentration CA = 0,025 mol/L dans un bcher de 100 mL tiquet nitrate dargent. Verser environ 20 mL de solution de chlorure de sodium (NaCl) dans un bcher de 100 mL tiquet NaCl. Exprience prliminaire

    Dans deux tubes essais introduire 3 mL de solution de nitrate dargent :

    dans le tube 1 ajouter 2 3 gouttes de la solution de chlorure de sodium avec la pipette compte-gouttes.

    dans le tube 2 aj

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