Tout ce que vous avez toujours voulu savoir (ou presque) sur les dosages en terminale S

Le dosage consiste à déterminer la concentration d’une espèce chimique en solution. Les compétences exigibles correspondantes sont ici.

Pour cela, nous allons considérer deux grandes méthodes : le dosage par étalonnage et le titrage par suivi d’une grandeur physique.

Dosage par étalonnage

Le principe consiste à utiliser une grandeur physique mesurable, noté X, dont la valeur dépend de la concentration de la solution c.

1ère étape : étalonnage

Il s’agit de déterminer la façon dont X dépend de c. Pour cela, on utilise une solution S0 de concentration connue C0. On dilue cette solution de sorte à obtenir un jeu de solution Si de concentration Ci connue.

(source : Lycée Pierre Emile Martin, Bourges) Lorsqu'on fait une dilution, la quantité de matière se conserve : Ci.Vi = Cf.Vf
(source : Lycée Pierre Emile Martin, Bourges)
Lorsqu’on fait une dilution, la quantité de matière se conserve : Ci.Vi = Cf.Vf

On mesure la grandeur X pour les différentes solutions, on obtient un tableau du style :

Concentration

C0

C1

C2

Grandeur X

Duquel on déduit un graphique X en fonction de C :

A_fonction_c

Généralement X a été choisi pour être proportionnel à C. On obtient donc une droite d’étalonnage. Cette droite nous sert de référence dans la suite : une fois tracée, c’est elle qu’on considère comme juste, et pas les valeurs trouvées expérimentalement.

Détermination du coefficient directeur. Celui-ci est égal à (yB-yA)/(xB-XA)
Détermination du coefficient directeur.
Celui-ci est égal à (yB-yA)/(xB-XA)

Dans certains sujets, il est demandé de calculer le coefficient directeur de cette droite ce qui nous permet d’obtenir quelque chose du genre X=k.C

2nde étape : détermination de la solution inconnue

On mesure X pour la solution inconnue, dans les mêmes conditions que nous avons déterminé la droite d’étalonnage.

Détermination graphique : on reporte la valeur trouvée sur le graphique précédent pour déterminer la concentration inconnue :

A_fonction_cBis

Par le calcul :

Si à l’étape précédente, on a déterminé la valeur de k telle que X=k.C, on détermine C en écrivant C=X/k.

Mise en œuvre

Type de dosage

Grandeur mesurée

Cas d’utilisation

Spectrophotométrique Absorbance Lorsque l’espèce chimique recherchée colore la solution
Conductimétrique Conductance ou conductivité Lorsque l’espèce chimique recherchée est un ion

Titrage

source wikipedia
source wikipedia

Cette fois-ci on utilise une réaction de support du titrage. L’espèce chimique dont on veut déterminer la concentration est appelée espèce à titrer, l’espèce chimique qui réagit avec est l’espèce titrante. La réaction support du titrage est de la forme :

espèce à titrer + espèce titrante ? Produits.

Faire un titrage c’est déterminer l’équivalence à savoir le moment où l’on a introduit les réactifs dans les proportions stœchiométriques. Pour cela on étudie deux méthodes en terminale : la pH-métrie et la conductimétrie.

Méthode pH-métrique

Cette méthode s’utilise dans le cas où la réaction support du titrage est une réaction acido-basique (réaction avec échange de protons).

Dans ces conditions, la mesure du pH en fonction du volume de solution titrante est de la forme :

courbe-ph

 

La détermination de l’équivalence se fait alors en utilisant la méthode des tangentes parallèles.

 

source : cap concours
source : cap concours

Ceci nous permet de déterminer les coordonnées du point équivalent (VE, pHE).

Remarque : l’allure de la courbe obtenue nous permet d’expliquer le choix d’un indicateur coloré.

source : culture Sciences Chimie - eduscol
source : culture Sciences Chimie – eduscol

source : culture Sciences Chimie – eduscol

Titrage conductimétrique

Cette méthode s’utilise dans le cas où l’espèce chimique à titrer est un ion. On mesure la conductance G ou la conductivité ? en fonction du volume de solution titrante versé.

Graphe obtenu lors d'un titrage conductimétrique
Graphe obtenu lors d’un titrage conductimétrique

Pour expliquer la variation de la conductance ou de la conductivité en fonction du volume, il faut s’interroger sur les ions présents en solution durant le titrage.

Considérons le titrage des ions chlorures d’une solution de Chlorure de potassium par une solution de nitrate d’argent. La réaction support du titrage est  :

Ag+(aq) + Cl(aq) ? AgCl(s)

Etat

initial

Avant équivalence

À l’équivalence

Après l’équivalence

Ions présents en solution

K+

Cl

K+

Cl ?

NO3?

K+

NO3?

K+

Ag+?

NO3?

Conductance

G ? car NO3 conduit moins bien que Cl

G ? par l’ajout des ions Ag+et NO3

Détermination de la concentration

Une fois l’équivalence obtenue, on écrit le fait qu’à l’équivalence, la quantité d’espèce chimique titrante introduite est égale à la quantité d’espèce chimique titrée. Quelque chose comme n0 = nE où n0 est la quantité d’espèce chimique titrée introduite initialement et nE la quantité d’espèce chimique titrante introduite à l’équivalence. En exprimant ces grandeurs en fonction des concentrations et des volumes, on obtient quelque chose du genre : C0.V0=C.VE d’où C0=C.VE/V0.

Exemple d’animation présentant un titrage pH-métrique : titrage_ph

Pour avoir une version imprimable de cette fiche, voici la Fiche Ressource Dosage, et pour le résumé :

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