Principe. 

• Il s'agit de trouver la concentration molaire ou massique d'une solution de titre inconnu.
• Pour cela, on ajoute à un volume connu de cette solution, une autre solution, de titre connu et qui va réagir avec elle selon une réaction chimique connue, quantitative et rapide. C'est le volume ajouté qui le plus souvent détermine alors la concentration cherchée ( volumétrie ).
• L'équation de la réaction permet de définir les proportions stoechiométriques : le nombre de moles du produit A qui réagit avec avec une mole du produit B.
• A l'équilibre, on dit qu'il y a équivalence.
• L'équivalence peut être repérée par divers moyens ( indicateurs colorés, ph-mètre, conductimétrie, potentiomètrie, changement de couleur, etc.)
• Il existe différents types de dosage : acido-basique, d'oxydoréduction et diverses méthodes : dosage simple, en retour, par précipitation…
• On utilise la plupart du temps la volumétrie ( valeurs relevées en fonction d’un volume versé. ) Il existe d’autres méthodes.

  Méthode.

burette avec      solution titrante     becher avec solution à titrer agitateur magnétique      dosage   volumétrique

barreau aimanté

                               

  Dosage volumétrique simple.

• L’équation de la réaction : 

            a A + b B ----> d D + e E

• a l’équivalence, on a :             

  CA x VA = C B x VB

        avec C et V concentrations et volumes respectifs.

  Dosage en retour.

• Lorsque la réaction du dosage d’un corps ne peut se faire qu’en présence d’un excès de solution titrée, on pratique un dosage en retour.

• Cela consiste à ajouter un volume connu et en excès de solution titrante à la solution de titre inconnu.

• Cet excès est ensuite lui-même dosé par une troisième solution de molarité connue afin de déterminer le volume qui n’a pas réagit lors de la première réaction ;

• La différence donne alors le volume de solution titrante qui a réagit avec la solution à doser.

  Dosage Acido-basique.

On utilise la réaction  : acide + base = sel + eau

soit :        (X⁺,OH^-) + (Y^-,H⁺) ----->  XY + H₂O

• L'équivalence est repérée par un indicateur coloré acido-basique : ce produit a la particularité de changer de couleur en fonction du pH. La zone de pH du virage ( changement de couleur ) du réactif  doit se trouver dans la zone supposée de pH de l'équivalence : par exemple si l'équivalence est prévue à pH 7 ( cas du dosage acide fort / base forte ) on utilise souvent le BBT qui vire vers 7.

• On peut également utiliser un pHmètre . Cet appareil est en fait composé d'un millivoltmètre étalonné pour afficher des valeurs de pH et de deux sondes ( électrodes ).

Une des électrodes est dite de référence à potentiel fixé ( on utilise le plus souvent une électrode au calomel de potentiel - 0.244 V à 25° C ).

L'autre électrode est dite de mesure . Elle sert à mesurer la tension  due à la différence de concentration  en ions H3O⁺ entre  la solution étudiée et un électrolyte qu'elle contient de pH fixe. L'appareil mesure  la différence de potentiel entre ces deux différences de potentiels.  Mais de plus en plus ces deux électrodes sont remplacées par une seule électrode double qui contient tous ces éléments de façon concentrique un peu comme un câble électrique coaxial.

Le ph-mètre doit être étalonné avant usage : pour cela on utilise des solutions de pH connu ( étalons ou mieux tampons ). Le plus couramment, on prendra pH 4 et pH 7 ( il faut deux points pour que l'appareil se cale sur une droite ) et après y avoir trempé les électrodes on ajustera avec, suivant le modèle de ph-mètre, un bouton, un tournevis ou une touche sensitive l'affichage. Attention, la température joue un rôle, il faut également l'indiquer.

 

      

ph-mètre avec son    électrode double.

 

 

 

  Dosage d'oxydoréduction.

On utilise une réaction d’oxydoréduction, deux couples sont mis en jeu :

                      Red₁ + Ox₂ ----> Ox₁ + Red₂

les couples sont les suivants :

  couple 1  : de potentiel E₁ Ox₁ / Red₁

  couple 2 : de potentiel E₂ Ox₂ / Red₂

L’équivalence a lieu quand la quantité d’électrons que peut capter le volume d’oxydant ajouté est égale à la quantité d’électrons libérée par le volume de solution réductrice.

• on mesure l’évolution du potentiel dans la solution par rapport au potentiel de référence .On utilise la formule de Nernst :               

  E (Ox/Red) = E0 (Ox/Red) + 0.06/n log [Ox] / [Red]

      où E⁰ est le potentiel standard.

• E _(Ox/Red) est le potentiel pour chaque couple en solution et il y a deux couples impliqués.

On utilise comme pour les dosages acido-basique un indicateur redox ou bien un potentiomètre pour repérer cette équivalence.

  Dosage potentiométrique.

• On utilise soit un millivoltmètre, soit un ph-mètre en position millivoltmètre.                                                                                                          appareil    avec ses deux électrodes.

 

• La mesure s’effectue avec une électrode de référence (au calomel le plus souvent)   à potentiel fixe et à une électrode de mesure qui donne la tension d'oxydoréduction pour le couple étudié dans la solution, constituée de platine ou d'argent le plus souvent : dans tous les cas, il faut utiliser un métal qui ne concurrence pas le réducteur du couple pour la réaction d'oxydation, l'électrode n'intervient pas dans la réaction.

• On mesure directement une différence de potentiel en millivolt donc pas d'étalonnage.

• Cette méthode est utilisée lorsqu’on étudie des dosages d’oxydoréduction 

  Dosage conductimètrique. 

• Principe : la conductimètrie est l'étude quantitative de la conductivité des solutions conductrices. A partir de cette conductivité, on peut  déterminer la concentration d'une solution ionique. En effet, lorsqu'un ion est soumis à un champ électrique E, il acquiert une vitesse v proportionnelle à ce champ

                   v = ± u . E

où le signe dépend de celui de l'ion et où u est la mobilité ionique ( liée à la taille de l'ion à sa concentration et à la viscosité du solvant, voir formule de Stockes ).

On applique donc un champ électrique sur une portion de solution ionique et on mesure la résistance qui dépendra ainsi de sa concentration et de la nature des ions présents.

• Appareillage :

on utilise un conductimètre : c'est un ohmètre, il mesure une résistance.

La sonde de mesure est une cellule conductimètrique : à l'extrémité se trouvent deux plaques en platine recouvertes de noir de platine poreux ( évite les bulles de dégazage ), chacune de surface s et espacées entre elle d'une distance l. Chaque cellule a donc ses caractéristiques géométriques reflétées par une constante qui lui est propre notée k ( en  m^-1 ) :

k = l/s

La géométrie de la cellule varie avec le temps ainsi que sa couverture en noir de platine, il faut donc régulièrement l'étalonner. cela se fait au moyen d'une solution de KCl dont on connaît la conductivité à une température et à une concentration donnée.

On définit ainsi un volume de solution dont on mesure la résistance. Pour cela, on applique entre les deux plaques une tension ( elle est alternative d'environ 1000 Hz pour éviter les phénomènes d'accumulation de charges et d'électrolyse ou bien continue si on utilise un montage avec quatre électrodes ).