Fiche de révision : Méthode de suivi d’un titrage

📋 Plan du Cours

1. Grandeurs caractéristiques des solutions
2. Concentrations massique et molaire
3. Principe du titrage pH-métrique
4. Évolution chimique au cours du titrage
5. Détermination graphique de l’équivalence
6. Suivi conductimétrique du titrage

📖 1. Grandeurs caractéristiques des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique : La masse volumique ρ d’une solution est le rapport de sa masse m à son volume V.
• Densité : La densité d d’une solution liquide est le rapport de sa masse volumique ρ à celle de l’eau pure ρeau, prise comme référence, et est sans unité.

📝 Points essentiels

• La masse volumique de l’eau pure prise comme référence vaut 1,00×10³ kg·m⁻³, soit 1,00 g/mL.

• Une solution commerciale d’acide chlorhydrique de densité 1,18 a une masse volumique de 1,18×10³ kg·m⁻³, soit 1,18 g/mL, et est plus dense que l’eau pure.

💡 Astuce mémo

La concentration massique rapporte au volume, le titre massique à la masse totale.

📖 2. Concentrations massique et molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en masse : La concentration en masse γ d’un soluté est le rapport de la masse de soluté dissous au volume de solution et s’exprime en g/L.
• Titre massique : Le titre massique t d’une solution est le rapport de la masse de soluté à la masse totale de la solution, et non à son volume.
• Concentration molaire : La concentration en quantité de matière C est le rapport de la quantité de matière de soluté dissous au volume de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration en masse est reliée au titre massique et à la masse volumique par $\gamma = t\rho = td\rho_{\mathrm{eau}}$.

📐 Formule - La concentration en masse γ, la concentration molaire C et la masse molaire M sont liées par $\gamma = CM$.

Compléments

• La dissolution de 4,0 g de glucose dans 250 mL de solution donne une concentration en masse de 16 g/L.

• Pour une solution commerciale d’acide chlorhydrique de densité 1,18 et de titre massique 37 %, la concentration en masse vaut environ 4,4×10² g/L.

• Une solution d’acide chlorhydrique de concentration en masse 4,4×10² g/L et de masse molaire M(HCl) = 36,5 g/mol a une concentration molaire d’environ 12 mol/L.

📖 3. Principe du titrage pH-métrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Titrage : Un titrage détermine la concentration inconnue d’une espèce en solution, appelée solution titrée, grâce à une réaction totale, rapide et unique avec une solution titrante de concentration connue, ajoutée progressivement à la burette.
• Équivalence : Le volume équivalent VE correspond au changement de réactif limitant, lorsque les réactifs sont mélangés dans les proportions stœchiométriques.

★ À maîtriser

• Un titrage pH-métrique suit le pH de la solution titrée pendant l’ajout de la solution titrante à l’aide d’une sonde, et produit la courbe pH = f(V), où V est le volume versé.

Compléments

📐 Formule - Pour une réaction de stœchiométrie 1:1, l’équivalence vérifie $C_{\mathrm{titrante}}V_E=C_{\mathrm{titrée}}V_{\mathrm{titrée}}$.

💡 Astuce mémo

Ajout du titrant → équivalence → changement de réactif limitant.

📖 4. Évolution chimique au cours du titrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Tableau d’évolution : Un tableau d’évolution suit les quantités de matière des espèces à l’état initial et au cours de la transformation en fonction de l’avancement x.

★ À maîtriser

• Lors du titrage des ions oxonium par les ions hydroxyde, la réaction est $\mathrm{H_3O^+ + HO^- \rightarrow 2H_2O}$ ; à l’équivalence, l’avancement vaut n₀ et les deux réactifs ont totalement disparu.

Compléments

• Avant l’équivalence, pour un avancement x, les quantités d’ions oxonium et hydroxyde sont respectivement n₀ − x et Cb×V − x, où Cb×V est la quantité d’ions hydroxyde versés.

• Le changement de réactif limitant à l’équivalence est associé au saut de pH observé sur la courbe.

📖 5. Détermination graphique de l’équivalence

★ À maîtriser

• La méthode des tangentes parallèles détermine graphiquement VE en traçant deux tangentes parallèles dans les zones plates de part et d’autre du point d’inflexion, puis leur droite médiane parallèle et équidistante, dont l’intersection avec la courbe donne l’équivalence.

Compléments

• La méthode des tangentes parallèles reste valable lorsque le saut de pH n’est pas parfaitement symétrique et ne nécessite pas de calcul de dérivée.

• Pour le titrage de 20,0 mL d’acide chlorhydrique par une solution d’hydroxyde de sodium à 0,10 mol/L, si VE = 10,0 mL, la concentration de l’acide vaut 5,0×10⁻² mol/L.

💡 Astuce mémo

Deux tangentes encadrent le saut ; la médiane coupe la courbe au point équivalent.

📖 6. Suivi conductimétrique du titrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Suivi conductimétrique : Un suivi conductimétrique mesure la conductivité σ de la solution titrée pendant l’ajout de la solution titrante à l’aide d’une sonde conductimétrique.

★ À maîtriser

• Selon la loi de Kohlrausch, chaque ion contribue à la conductivité proportionnellement à sa concentration et à sa conductivité molaire ionique λ.

• En suivi conductimétrique, la courbe σ = f(V) forme deux segments de droite de pentes différentes avant et après l’équivalence, dont l’intersection donne VE.

Compléments

• Lors du titrage de H₃O⁺ par HO⁻, la conductivité diminue avant l’équivalence lorsque les ions H₃O⁺, très mobiles, sont remplacés par des ions Na⁺ moins mobiles, puis augmente après l’équivalence lorsque HO⁻ et Na⁺ s’accumulent en excès.

• Pour les deux segments conductimétriques σ = −0,35V + 6,2 et σ = 0,45V − 3,7, leur intersection donne un volume équivalent d’environ 12,4 mL.

💡 Astuce mémo

Remplacement des ions très mobiles → conductivité décroissante, puis accumulation du titrant → conductivité croissante.