Fiche de révision : Méthodes chimiques d’analyse

📋 Plan du Cours

1. Principe du titrage et équivalence
2. Préparation de la solution titrante
3. Suivi pH-métrique du titrage
4. Suivi conductimétrique du titrage
5. Composition du système en titrage

📖 1. Principe du titrage et équivalence

🔑 Notions clés & Définitions

• Titrage : Détermination de la quantité de matière, de la masse ou de la concentration du réactif titré A en le faisant réagir avec un réactif titrant B de concentration connue.
• Équivalence : Moment où le réactif titré et le réactif titrant ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques.

★ À maîtriser

📌 La réaction support d’un titrage doit être totale et rapide.

📐 Formule - Pour la réaction $a\,A+b\,B\rightarrow c\,C+d\,D$, la relation à l’équivalence est $\frac{n_0(A)}{a}=\frac{n_E(B)}{b}$.

Compléments

• Le dispositif de titrage contient un volume connu de solution titrée A, de concentration inconnue, et une solution titrante B de concentration connue.

💡 Astuce mémo

Avant l’équivalence, le titrant est ajouté ; à l’équivalence, le mélange est stœchiométrique.

📖 2. Préparation de la solution titrante

🔑 Notions clés & Définitions

• Densité : Rapport, à une température donnée, de la masse volumique du liquide à celle de l’eau.
• Titre massique : Rapport de la masse de l’espèce E à la masse totale du liquide.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration de l’espèce E vérifie $C(E)=\frac{n(E)}{V_{\mathrm{solution}}}$ et sa masse vérifie $m(E)=n(E)\,M(E)$.

Compléments

📐 Formule - La densité vérifie $d=\frac{\rho}{\rho_{\mathrm{eau}}}$, avec les deux masses volumiques exprimées dans la même unité.

📐 Formule - Le titre massique vérifie $P_m(E)=\frac{m(E)}{m_{\mathrm{tot}}}$, avec les masses exprimées dans la même unité.

📐 Formule - Pour une solution commerciale, la masse volumique vérifie $\rho=\frac{m_s}{V_s}=d\,\rho_{\mathrm{eau}}$.

📖 3. Suivi pH-métrique du titrage

★ À maîtriser

📌 Le suivi pH-métrique convient lorsque la réaction support du titrage est une réaction acide-base.

• La courbe pH=f(V_titrant) doit présenter un saut de pH pour permettre le repérage de l’équivalence.

Compléments

• Un titrage peut être suivi par :

  • colorimétrie
  • pH-métrie
  • conductimétrie

• Un pH-mètre associé à une sonde de pH mesure le pH pendant le titrage.

• En pH-métrie, les coordonnées (V_E ; pH_E) du point équivalent peuvent être déterminées par la méthode des tangentes ou par la méthode de la courbe dérivée.

• Pour déterminer précisément l’équivalence en pH-métrie, il faut resserrer les mesures à son approche.

💡 Astuce mémo

Repérer le saut de pH comme une marche sur la courbe.

📖 4. Suivi conductimétrique du titrage

★ À maîtriser

📌 Le suivi conductimétrique convient lorsque la réaction support du titrage fait intervenir des ions.

• La courbe conductimétrique doit présenter une rupture de pente et être constituée de deux segments de droite.

• En conductimétrie, l’intersection des deux segments de droite permet de repérer l’équivalence.

Compléments

• Un conductimètre associé à une cellule de conductimétrie mesure la conductivité σ pendant le titrage.

• En suivi conductimétrique, on peut verser la solution titrante mL par mL et ajouter initialement un grand volume d’eau afin de négliger les effets de la dilution.

💡 Astuce mémo

Deux droites se croisent à l’équivalence.

📖 5. Composition du système en titrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Composition du système : Détermination des quantités de matière des différentes espèces au cours d’un titrage.

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour $a\,A+b\,B\rightarrow c\,C+d\,D$, les quantités à l’avancement x sont $n(A)=n_0(A)-ax$, $n(B)=n_0(B)-bx$, $n(C)=cx$ et $n(D)=dx$.

Compléments

• Dans le tableau d’avancement, la quantité initiale de réactif titrant B correspond à la quantité qui a été versée.

• À l’état initial, l’avancement vaut x=0, les quantités de A et B sont n₀(A) et n₀(B), et les quantités de C et D sont nulles.

• À l’état final, l’avancement est x_f=x_max et les quantités sont n₀(A)−a x_max, n₀(B)−b x_max, c x_max et d x_max pour A, B, C et D respectivement.

💡 Astuce mémo

Initial, intermédiaire, final : l’avancement passe de 0 à x puis à x_max.

📊 Tableaux de synthèse

Repérage de l’équivalence selon le suivi