Titrages : suivi pH-métrique, conductimétrique et colorimétrique : fiche de révision

1Principe et équivalence

Un titrage détermine la quantité de matière (ou la concentration) d'une espèce en solution, l'espèce TITRÉE, grâce à une réaction avec une espèce TITRANTE de concentration connue, ajoutée progressivement à la burette. La réaction support de titrage doit être TOTALE, RAPIDE et UNIQUE.

L'ÉQUIVALENCE est l'état où les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques : le réactif titré est entièrement consommé. Pour une réaction 1:1 (par exemple H₃O⁺ + HO⁻ → 2 H₂O), la relation à l'équivalence s'écrit : n(titré) initial = n(titrant) versé, soit C_A × V_A = C_B × V_E, où V_E est le volume équivalent. Pour d'autres stœchiométries, on écrit le tableau d'avancement ou la proportionnalité aux coefficients.

2Suivi pH-métrique

On enregistre pH = f(V versé) : la courbe présente un SAUT DE pH brutal autour de l'équivalence. Repérage de V_E : méthode des tangentes parallèles (deux tangentes de part et d'autre du saut, V_E à mi-distance sur la parallèle médiane), ou méthode de la dérivée (V_E correspond à l'extremum de dpH/dV).

Allure : titrage acide fort par base forte, pH à l'équivalence = 7 (à 25 °C) ; titrage acide FAIBLE par base forte, pH à l'équivalence > 7 (la base conjuguée formée rend le milieu basique), et la courbe montre une zone tamponnée autour de pH = pKa à la demi-équivalence, où pH = pKa (repère utile pour déterminer expérimentalement un pKa).

3Suivis conductimétrique et colorimétrique

Conductimétrie : on suit la conductivité σ de la solution, qui dépend des ions présents (loi de Kohlrausch σ = Σ λᵢ[Xᵢ] pour les solutions diluées). La courbe σ = f(V) est formée de PORTIONS QUASI RECTILIGNES : l'équivalence se repère à la RUPTURE DE PENTE (les ions consommés et produits changent à l'équivalence). Astuce d'analyse : comparer les conductivités molaires ioniques (λ(H₃O⁺) et λ(HO⁻) sont très supérieures aux autres) pour prévoir le sens des pentes.

Colorimétrie : avec un indicateur coloré acido-basique bien choisi, dont la ZONE DE VIRAGE doit contenir le pH à l'équivalence. Exemples : hélianthine (3,1-4,4), bleu de bromothymol (6,0-7,6), phénolphtaléine (8,2-10). Pour un titrage acide faible/base forte (pH_E > 7), la phénolphtaléine convient, pas l'hélianthine.

4Exemple corrigé et pièges

Énoncé : on titre V_A = 20,0 mL de vinaigre dilué (acide éthanoïque) par de la soude à C_B = 0,10 mol·L⁻¹ ; le saut de pH donne V_E = 12,4 mL. Concentration de l'acide ?

Réaction support : CH₃COOH + HO⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O (totale, 1:1). À l'équivalence : C_A V_A = C_B V_E, donc C_A = (0,10 × 12,4)/20,0 = 6,2 × 10⁻² mol·L⁻¹. Si le vinaigre a été dilué 10 fois avant titrage, la concentration commerciale vaut 0,62 mol·L⁻¹.

Pièges : oublier le facteur de dilution dans la remontée au produit commercial ; confondre équivalence (proportions stœchiométriques) et neutralité (pH = 7) : elles ne coïncident que pour acide fort/base forte ; choisir l'indicateur sans comparer sa zone de virage au pH d'équivalence ; en conductimétrie, agiter insuffisamment ou négliger la dilution (on ajoute un grand volume d'eau pour rendre la dilution négligeable et garder des segments droits).