Fiche de révision : Dosages et analyse chimique

📋 Plan du Cours

1. Identification par spectroscopie
2. Caractérisation des solutions
3. Dosage par étalonnage
4. Loi de Kohlrausch et conductimétrie
5. Principes du titrage
6. Titrage conductimétrique
7. Titrages pH-métrique et colorimétrique

📖 1. Identification par spectroscopie

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectroscopie infrarouge : Identifie un système chimique car les bandes d’absorption du spectre sont caractéristiques des liaisons et des groupes fonctionnels présents dans une molécule.
• Spectroscopie UV-visible : Identifie un système chimique car ses bandes d’absorption sont caractéristiques des molécules et elle peut permettre de déterminer la concentration d’une espèce absorbante à une longueur d’onde donnée.

📝 Points essentiels

• Une transmittance de 100 % signifie qu’il n’y a pas d’absorption et les bandes d’absorption d’un spectre infrarouge sont donc orientées vers le bas.

• Une espèce chimique absorbante est responsable de la couleur d’une solution lorsqu’elle absorbe suffisamment de rayonnements visibles, dont la longueur d’onde est comprise entre 400 nm et 750 nm.

💡 Astuce mémo

IR identifie les liaisons, UV-visible identifie les molécules et peut mesurer une concentration

📖 2. Caractérisation des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Densité : Le rapport $d = \frac{\rho}{\rho_{eau}}$, sans unité, les deux masses volumiques étant exprimées dans la même unité.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration en masse du soluté apporté vérifie $C_m = C \times M$, avec $C_m$ en g·L⁻¹ et $M$ en g·mol⁻¹.

📌 La concentration en soluté apporté C peut être différente de la concentration en quantité de matière [X] du soluté effectivement présent en solution.

Compléments

📐 Formule — Le titre massique en soluté apporté vérifie $w = \frac{m_{soluté}}{m_{solution}}$ et est sans unité.

📖 3. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : Consiste à déterminer la concentration en soluté apporté d’une espèce chimique en mesurant une grandeur physique et en la comparant à une courbe d’étalonnage.

★ À maîtriser

📐 Formule — D’après la loi de Beer-Lambert, à une longueur d’onde donnée, l’absorbance vérifie $A = \varepsilon_{\lambda} \cdot l \cdot [X]$.

• Pour doser une espèce absorbante, on mesure son absorbance à la longueur d’onde d’absorption maximale, puis on reporte cette valeur sur la courbe d’étalonnage afin de déterminer sa concentration inconnue.

Compléments

• Pour des solutions diluées, la courbe d’étalonnage A = f([X]) est une droite passant par l’origine.

💡 Astuce mémo

Mesurer → comparer à la courbe → déterminer la concentration

📖 4. Loi de Kohlrausch et conductimétrie

🔑 Notions clés & Définitions

• Conductimétrie : Dose une espèce ionique en mesurant la conductance ou la conductivité d’une solution, car les ions conduisent le courant électrique.

★ À maîtriser

📐 Formule — La conductance G, exprimée en siemens, est l’inverse de la résistance R, exprimée en ohms, selon $G = \frac{1}{R}$.

📐 Formule — D’après la loi de Kohlrausch, la conductivité d’une solution ionique diluée vérifie $\sigma = \sum_{i=1}^{n} \lambda_i [X_i]$.

Compléments

• Dans la loi de Kohlrausch, les concentrations doivent être exprimées en mol·m⁻³ et $1\ \mathrm{mol·L^{-1}} = 1 \times 10^3\ \mathrm{mol·m^{-3}}$.

📖 5. Principes du titrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Titrage : Consiste à déterminer sa concentration en la faisant réagir avec une quantité connue d’une espèce B selon une réaction unique, rapide et totale.
• Équivalence : Les réactifs titré et titrant sont introduits dans les proportions stœchiométriques et sont tous les deux entièrement consommés.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour une réaction $aA + bB \rightarrow cC + dD$, les quantités de matière à l’équivalence vérifient $\frac{n_{A,i}}{a} = \frac{n_{B,E}}{b}$.

📐 Formule — La concentration du réactif titré vérifie $C_A = \frac{a}{b} \times \frac{C_B V_{B,E}}{V_A}$.

💡 Astuce mémo

Avant équivalence → équivalence → après équivalence

📖 6. Titrage conductimétrique

★ À maîtriser

• Lors d’un titrage conductimétrique, on mesure la conductivité après chaque ajout de titrant et le volume équivalent est obtenu à l’intersection de deux droites de pentes différentes.

• Lors du titrage de H₃O⁺ par HO⁻, la conductivité diminue avant l’équivalence car H₃O⁺ est remplacé par Na⁺, puis augmente après l’équivalence car HO⁻ et Na⁺ s’accumulent dans la solution.

Compléments

• La réaction support de ce titrage est $H_3O^+_{(aq)} + HO^-_{(aq)} \rightarrow 2H_2O_{(l)}$.

💡 Astuce mémo

Remplacement des ions → variation de conductivité → volume équivalent

📖 7. Titrages pH-métrique et colorimétrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Titrage colorimétrique : Repère l’équivalence par le changement de couleur de la solution titrée ou d’un indicateur de fin de réaction.

★ À maîtriser

• Lors d’un titrage pH-métrique, on mesure le pH après chaque ajout de titrant et on détermine le volume équivalent au niveau du saut de pH, par la méthode des tangentes parallèles ou par le maximum de la dérivée dpH/dVB.

📌 Un indicateur coloré acido-basique convient si sa zone de virage comprend le pH à l’équivalence.

Compléments

• Pour le dosage de la bétaïne contenant de l’acide chlorhydrique par l’hydroxyde de sodium, le bleu de bromothymol convient car le pH à l’équivalence vaut 7,0 et sa zone de virage est comprise entre 6,0 et 7,6.

💡 Astuce mémo

pH-métrie repère un saut de pH, colorimétrie repère un changement de couleur

📊 Tableaux de synthèse

Méthodes de dosage par étalonnage