Comment déterminer – expérimentalement – la concentration inconnue d’une solution acide ?

On utilise la démarche expérimentale d’un dosage acide-base.

Le dosage acido-basique est utilisé afin de déterminer la concentration inconnue d'une solution composée d'un acide ou d'une base, ou d'un mélange. Si la solution de titre inconnu est un acide, on verse une base de façon à neutraliser l'acide, l'intérêt étant de déterminer précisément la quantité de base ajoutée pour neutraliser l'acide. Il existe deux méthodes :

l'utilisation d'un indicateur coloré (volumétrie colorimétrique non-instrumentale), le tracé de la courbe qui donne le pH en fonction du volume de base ajouté (volumétrie instrumentale). Le même principe est utilisé pour déterminer le titre d'une solution de base de concentration inconnue : on utilise alors une solution acide pour effectuer le titrage.

La méthode est fiable, couramment utilisée, mais néanmoins limitée dans le cas des solutions trop diluées ou dans les cas de certains dosages de polyacides ou de polybases.

Aspect expérimental de la volumétrie instrumentale

Lors d'un dosage acido-basique, le composé de concentration inconnue est placé dans un bécher. Deux électrodes mesurent le pH. On ajoute à l'aide d'une burette une solution de concentration connue, et l'évolution du pH ainsi que la présence d'un indicateur coloré (comme le bleu de bromothymol) permet de déterminer la concentration du composé de concentration inconnue.

Exemple de mode opératoire

Matériel et produits

Préparatifs

Une animation

Burette

Fixer la burette sur son support : s'assurer de sa stabilité. Placer le verre à pied sous la burette. Rincer la burette avec de l'eau distillée. Rincer deux fois la burette avec la solution de soude. Bien régler le ménisque sur le zéro de la burette. Bécher

Rincer le bécher avec de l'eau distillée. Y verser 50 mL d'eau déminéralisée mesurés avec une éprouvette. Prélever une prise d'essai de 10 mL d'acide chlorhydrique à l'aide d'une pipette jaugée équipée d'une propipette. Placer l'acide dans le bécher. Mettre un barreau aimanté dans le bécher, et placer bécher sur un agitateur magnétique. Mettre le bécher sous la burette au dernier moment en cas de fuite de la burette. pH-mètre

Rincer l' (les) électrode(s) à l'eau déminéralisée. La (les) fixer sur le support à électrodes. Selon le pH-mètre, on doit utiliser une ou deux solutions tampons. Considérons le cas où on utilise une seule solution tampon. Tremper les électrodes dans la solution tampon pH = 7. Ajuster le pH à l'aide du bouton de réglage du pH-mètre. Rincer l'(les) électrode(s). La (les) placer dans un bécher d'eau déminéralisée. Réalisation

1. Mise en place du dispositif

Placer l'(les) électrode(s) dans le bécher contenant les 10 mL d'acide. Vérifier que le ménisque est bien au zéro de la burette. 2. Dosage d'essai

Noter le pH tous les 1 mL. Noter le volume de soude correspondant au saut de pH (équivalence).

3. Dosage précis

Prélever le pH tous les 0,5 mL en dehors de la zone d'équivalence. Prélever le pH tous les 0,2 mL dans la zone d'équivalence. Tracer la courbe et en déduire les caractéristiques de l'équivalence (pH et volume) ou faire le traitement sur ordinateur. 4. Rangement

Rincer les électrodes et remettre les capuchons que l'on remplit d'eau déminéralisée. Ne pas perdre le barreau aimanté dans l'évier (ni même dans les flacons de récupération). Laver, rincer et sécher toute la verrerie. Détermination expérimentale du point d'équivalence

Lorsque l'on n'est pas équipé d'un ordinateur qui s'occupe de tout, les caractéristiques de l'équivalence doivent être déterminées à partir du graphe de dosage. On utilise alors une méthode basée sur la symétrie de la courbe de dosage : la méthode des tangentes.

Cette méthode comme le montre l'animation, permet de déterminer le volume d'équivalence ainsi que le pH d'équivalence du dosage.

Il existe aussi, bien que moins courante, la méthode dite des cercles qui permet de déterminer le volume de d'équivalence comme le point de concours entre la courbe expérimentale et la droite tracée entre les deux centres des deux cercles qui épousent le mieux le haut et la bas du saut (ou de la chute) de de pH ou de potentiel.

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