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Introduction :
Le contrôle de la qualité par le dosage sera traité dans ce cours. Dans une première partie, nous définirons les dosages. Puis, dans une seconde partie, nous étudierons deux types de dosages, à savoir le dosage par étalonnage et par titrage direct.
Principe du dosage
Dosage :
Le but du dosage est de déterminer à un instant donné la concentration de l’espèce considérée.
Il existe deux types de dosage :
Dosage par étalonnage
Principe
Principe du dosage par étalonnage :
Lors d’un dosage par étalonnage, on compare la donnée physique étudiée à celles de solutions étalons de la même espèce.
Le dosage du plomb dans le sang de victimes d’empoisonnement est effectué par étalonnage.
Dosage par étalonnage
Spectrophotométrie
Absorbance :
L’absorbance d’une solution est une grandeur sans unité, proportionnelle à la concentration molaire de l’espèce responsable de l’absorption de la lumière (entre et ).
C’est la loi de Beer-Lambert :
Conductimétrie
La conductivité d’un ion en solution est sa capacité à conduire le courant électrique en solution. Elle dépend de la nature de l’ion, de la température et de la concentration :
en
en
conductivité molaire ionique de l’ion qui dépend de la température
Mesure à l’aide d’un conductimètre étalonné
Une autre grandeur utile est celle de la conductance qui est proportionnelle à la conductivité : , où est en et dépend de la cellule de mesure.
Conductivité additive :
La conductivité est additive, ainsi, la conductivité de la solution est la somme des conductivités des ions qui la compose selon la loi de Kohlrausch :
Titrage direct
Réaction support
Titrage :
Le but d’un titrage est de doser une espèce chimique en solution par l’intermédiaire d’une (dosage direct) ou deux (dosage retour) réactions chimiques.
L’espèce dosée de concentration inconnue s’appelle espèce titrée, on la dose à l’aide d’une espèce chimique de concentration connue appelée espèce titrante.
Titrage
Voici l’exemple d’un titrage pH-métrique. L’espèce titrante est dans la burette graduée, il est donc possible de calculer avec précision la quantité introduite. L’espèce titrée est dans le bécher avec les dispositifs servant à doser.
Réaction support :
Dans un titrage direct, la réaction chimique qui se déroule entre le réactif titrant et titré est appelé réaction support du titrage.
Par exemple, pour doser le taux d’acide éthanoïque dans le vinaigre, on effectue un dosage par de l’hydroxyde de sodium, . La réaction support du dosage est :
Pour être bien adaptée, une réaction de titrage doit être rapide, totale et spécifique de l’espèce à doser.
Équivalence
Équivalence :
L’équivalence est l’état final d’un titrage : les réactifs ont été introduits en proportions stœchiométriques. Il n’y a plus de réactif titré. Il y a un changement de réactif limitant.
Pour une réaction de type
Soit le réactif titrant et le réactif titré on a alors :
Repérage de l’équivalence
On repère l’équivalence au changement de réactif limitant, il existe donc plusieurs méthodes pour la repérer.
Si aucune espèce n’est colorée, on peut rajouter une espèce colorée comme un indicateur coloré qui sera sensible au pH et changera de couleur lorsque l’on atteindra l’équivalence : il faut donc que la zone de virage, de changement de couleur, comprenne le pH à l’équivalence.
Voici des indicateurs colorés usuels :
Indicateurs | Acide | du couple | Basique |
BBT : Bleu de bromothymol | Jaune | 7,3 (Vert) | Bleu |
Phénolphtaléïne | Incolore | 9,5 | Rose |
Hélianthine | Rouge | 3,5 (Orange) | Jaune |
On observe sur la courbe un très fort saut de pH qui correspond à l’équivalence.
Pour repérer précisément le volume équivalent, on utilise la méthode des tangentes ou la méthode de la dérivée.
Repérage de l’équivalence par pH-métrie
Repérage de l’équivalence par conductimétrie