titrage AB

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Text of titrage AB

  • Titrages acido-basiques

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrages acidobasiques

    ! Mise en uvre exprimentale

    ! Titrage d'un acide fort par une base forte Suivi par pHmtrie Suivi par conductimtrie

    ! Titrage d'un acide faible par une base forte

    ! Titrage d'un polyacide par une base forte Titrages successifs, titrages simultans Cas d'un diacide : influence de Ka1 et Ka2 Exemples

    ! Indicateurs colors acido-basiques

    ! Solution tampon

    2 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Conditions exprimentales

    Doser une solution d'acide (ou de base) consiste dterminer la concentration d'acide (ou de base) prsente dans la solution.

    On utilise une raction de titrage acido-basique quasi-totale et rapide.

    L'quivalence acido-basique correspond l'galit de la quantit de protons librs ou librables par l'acide HA et de la quantit de protons capts par la base titrante.

    3

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    quivalence

    Raction de titrage : HA + B = A- + BH+

    l'quivalence no(HA) = n(B)vers l'quivalence

    4

    Co.Vo = Ce.Ve

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage d'un acide par une base

    Avec un conductimtre, on "mesure" = f(V).On mesure la conductance de la solution (proportionnelle la conductivit de la solution)talonnage non indispensable

    Avec un pH-mtre, on "mesure" pH = f(V).On mesure la ddp (convertie en unit pH) entre :- une lectrode de verre (sensible (H30+))- et une lectrode de rfrence (potentiel fixe)talonnage indispensable

    5 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Mthodes usuelles

    pH-mtrie : on trace pH = f(V) ; on observe un saut de pH. conductimtrie : on trace = f(V) ; on observe une rupture de pente. utilisation d'indicateurs colors ; on observe un changement de couleur.

    6

    Pour reprer l'quivalence :

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage AF - BF par pH-mtrie

    H3O+ + OH- 2 H2OAvant raction, aprs mlange Co.Vo Ce.V

    Avant l'quivalence Co.Vo - Ce.V quivalence ' '

    Aprs l'quivalence " Ce.(V - Ve)

    Bilan en moles

    7 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage AF - BF par pH-mtrie

    V = 0 (solution d'acide fort de concentration Co) RPC de constante K=1, laissant le milieu inchang.pH = - log Co = pCo

    V < Ve (solution d'acide fort de concentration C'o = ) RPC de constante K=1, laissant le milieu inchang.

    H3O+ + OH- 2 H2OAvant raction, aprs mlange Co.Vo Ce.V

    Avant l'quivalence Co.Vo - Ce.V quivalence ' '

    Aprs l'quivalence " Ce.(V - Ve)

    Co.Vo Ce.VVo + V

    8

    pH = - log C'o

    V = Ve (solution d'eau sale) RPC : autoprotolyse de l'eau de constante K=10-14. pH = 7,0

    V > Ve (solution de base forte de concentration C"o = ) RPC de constante K=1, laissant le milieu inchang.

    pH = pKe + log C"o

    Ce.(V Ve)Vo + V

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage AF - BF par pH-mtrie

    9

    La dtermination du point quivalent sera faite en TP et en info-chimie. Les mthodes sont :- mthode des tangentes- mthode de la drive

    - mthode de Gran

  • mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage AF - BF par pH-mtrieInfluence de la concentration de l'acide et de la base

    10

    Courbes simules

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage AF - BF par conductimtrieH30+ + OH- 2 H2O

    Avant raction, aprs mlange Co.Vo Ce.V

    Avant l'quivalence Co.Vo - Ce.V quivalence ' '

    Aprs l'quivalence " Ce.(V - Ve)

    Conductivit

    =

    i

    Ci.oi

    = oH3O+ .[H3O+] + oCl .[Cl

    ]

    = (oH3O+ + oCl).Co

    V = 0V = 0V = 0

    = oH3O+ .[H3O+] + oCl .[Cl

    ] + oNa+ .[Na+]

    = (oH3O+ + oCl).

    Co.VoVo+V

    (oH3O+ oNa+).

    Ce.VVo+V

    V < VeV < VeV < Ve

    = oCl .[Cl] + oNa+ .[Na

    +] + oHO .[HO]

    = (oCl oHO).

    Co.VoVo+V

    + (oNa+ + oHO).

    Ce.VVo+V

    V > VeV > VeV > Ve

    11 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage AF - BF par conductimtrie

    Pour linariser les expressions de , on travaille soit avec :! V Vo! corrige = .(Vo+V)/Vo

    Exemple titrage HCl par NaOH

    12

    / mS.m-2.mol-1

    H3O+ 35,0

    HO- 19,9

    Na+ 5,0

    Cl- 7,6

    = (oH3O+ + oCl).

    Co.VoVo+V

    (oH3O+ oNa+).

    Ce.VVo+V

    = (oCl oHO).

    Co.VoVo+V

    + (oNa+ + oHO).

    Ce.VVo+V

    V < Ve ,

    V > Ve,

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Bilan matire

    Suivi par pHmtrieInfluence de KaInfluence de la concentration en base forte

    Suivi par conductimtrie

    13

    Titrage Acide faible - Base Forte

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage Af - BF par pH-mtrie

    CH3COOH + OH- CH3COO- + H2OAvant raction, aprs mlange Co.Vo Ce.V

    Avant l'quivalence Co.Vo - Ce.V Ce.Vquivalence ' ' Ce.Ve

    Aprs l'quivalence " Ce.(V - Ve) Ce.Ve

    Bilan en moles K = 10pKe-pKa = 109,2 1

    l'quivalence, nCH3COOH = nOH- d'o : CoVo =CeVe

    14 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage Af - BF par pH-mtrieCH3COOH + OH- CH3COO- + H2O

    Avant raction, aprs mlange Co.Vo Ce.V

    V < Ve Co.Vo - Ce.V Ce.VVe ' ' Ce.Ve

    V > Ve " Ce.(V - Ve) Ce.Ve

    V = Ve (solution de base faible : l'thanoate de sodium) RPC de constante K=10-pKe+pKa.

    V > Ve (solution de base forte de concentration C"o RPC de constante K=1, laissant le milieu inchang.pH = pKe + log C"o avec C"o =

    15

    rem : pour V = Ve/2, on a pH = pKa

    V = 0 (solution d'acide faible) RPC de constante K=10-pKa. pH = (pKa + pCo)/2

    V < Ve (solution d'acide et de base conjugus) RPC de constante K=1, laissant le milieu inchang.pH = pKa + log (V/(Ve-V))

    Ce.(V Ve)Vo + V

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage Af - BF par pH-mtrievolution des concentrations lors du titrage

    16

    En abcisse : x = V/Ve , reprsente l'avancement du titrage

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage Af - BF par pH-mtrieInfluence de la concentration de la base

    La partie quasi linaire au voisinage de la demi-quivalence s'appelle droite d'Henderson

    17 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage Af - BF par pH-mtrie

    18

    Influence du Ka

    Observer l'allure de la courbe au tout dbut du titrage

  • mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage Af - BF par conductimtrieExemple titrage pHmtrique et conductimtrique de

    NH4Cl 0,10 mol.L-1 par NaOH 0,10 mol.L-1

    NH4+ + HO- = NH3 + H2O K = 10pKe-pKa = 10+4,8

    19

    / mS.m-2.mol-1

    NH4+ 7,3

    Cl- 7,6

    HO- 19,9

    Na+ 5,0

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage d'un polyacide par une BF

    Titrages successifs - titrages simultans

    Influence de Ka2 avec Ka1 = 10-4

    Influence de Ka1 avec Ka2 = 10-9

    Exemple de l'acide sulfureux

    Exemple de l'acide phosphorique

    Exemple de l'acide citrique

    20 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage d'un polyacide par une BF

    Cas d'un diacide H2A

    H2AHA- A2-

    0 pKa1 pKa2 14pH

    Lors du titrage :

    (1) H2A + HO- = HA- + H2O K1= 10pKe-pKa1

    (2) HA- + HO- = A2- + H2O K2= 10pKe-pKa2

    La prsence de 2 sauts de pH montre que les ractions (1) et (2) ont lieu successivement

    Si on souhaite que plus de 99% de H2A et moins de 1% de HA- aient ragi la premire quivalence, il faut que pHeq1 pKa1 + 2 et pHeq1 pKa2 - 2.

    Ceci n'est possible que si pKa = pKa2 - pKa1 4

    21

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage d'un polyacide par une BF

    Influence de Ka2, avec Ka1 = 10-4

    22 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage d'un polyacide par une BF

    Influence de Ka1, avec Ka2 = 10-9

    23 mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage de H2S03 par une BF

    24

    V = 0 acide moyen

    V = Ve / 2 tampon ; pH pKa1V = Ve ampholyte pH = (pKa1 + pKa2)/2

    V = 3.Ve / 2 tampon ; pH pKa2V = 2.Ve base faible SO32-

    10 mL H2SO3 0,10 mol.L-1

    par NaOH 0,10 mol.L-1

    pKa1 = 1,8

    pKa2 = 7,6

    Identifier les courbes

    1 : pH

    4 : H2SO3

    3 : HSO3-

    2 : SO32-

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage de H3P04 par une BF

    25

    V = 0 acide moyen

    V = Ve / 2 tamponV = Ve ampholyte

    V = 3.Ve / 2 tampon

    V = 2.Ve ampholyte

    10 mL H3PO4 0,10 mol.L-1

    par NaOH 0,10 mol.L-1

    pKa1 = 2,2pKa2 = 7,2

    pKa3 = 12,1

    Identifier les courbes

    1

    2 3

    4

    1 : H3PO4

    2 : H2PO4-

    3 : HPO42-

    4 : PO43-

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Titrage de l'acide citrique par une BF

    26

    Identifier les courbes

    1 : pH

    6 : H4Cit

    5 : H3Cit-

    4 : H2Cit2-

    3 : HCit3-

    10 mL H4Cit 0,10 mol.L-1

    par NaOH 0,10 mol.L-1

    pKa1 = 3,1pKa2 = 4,8pKa3 = 6,4

    pKa4 = 16,0

    Une seule quivalence :

    H4Cit + 3 HO- = HCit3- + 3 H2O3.no(H4Cit) = n(HO-)vers l'quivalence

    3.CoVo =CeVe

    mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Indicateurs colors acido-basiques

    Nature des IC

    Conditions d'utilisation Ne pas perturber le titrage (quelques gouttes). Adaptation de HIn au titrage (zone de virage dans le zone du saut de pH : pKi pHEq) Prcision (virage la goutte).

    27

  • mlm.pcsi-pc Titrages acido-basiques

    Indicateurs colors acido-basiques

    Nature des Indicateurs colors acido-basiques :Il s'agit souvent d'une molcule organique ayant des proprits acido-basiques faibles et dont les couleurs des formes acide et basique sont diffrentes.

    28