Introduction

  • La volumétrie : procédé d’analyse quantitative (…) [qui] consiste à ajouter, à un volume connu du mélange à doser, des quantités déterminées de solution réactive jusqu’au terme de la réaction (point d’équivalence) (Méd. Biol., T3, 1972) ;

  • Le résultat de mesure (= mesurande) d’un dosage volumétrique est forcément un volume de réactif !

  • La volumétrie permet de déterminer une concentration en un réactif, en s’appuyant sur la quantité de l’autre réactif avec lequel il a réagit.
Regard sur

Le vocabulaire spécifique à la volumétrie

  • On appelle « espèce » les réactifs mis en œuvre dans une réaction de volumétrie :
    • Espèce titrée : entité recherchée dans le dosage ;
    • Espèce titrante : permet le dosage de l’espèce titrée.
  • Une espèce peut être de nature chimique variable : ion, acide/base, molécule organique, … 

I. Principe de la volumétrie

Principe

  • Chaque expérience de volumétrie se caractérise par une réaction chimique qu’il est essentiel de connaître : elle établit la relation mathématique existante entre les quantités d’espèces titrante et titrée ;
  • La réaction chimique définit également la nature des entités qui sont échangées entre les espèces, au cours de la réaction : 
    • Electrons
    • Protons
    • Ions

Le point d’équivalence

Si A + B → C

Et

  • A = espèce titrée
  • B = espèce titrante
  • C = produit de la réaction de A et B

Alors

  • A l’équivalence, on aura ajouté au mélange suffisamment de B pour consommer tout le A présent dans le mélange ;
  • L’espèce titrée et l’espèce titrante sont à la stœchiométrie : les deux espèces sont consommées, en quantité équivalente. La quantité de matière restante, à l’équivalence, est théoriquement nulle pour les deux espèces.
  • Si on dépasse le point d’équivalence, B s’accumulera dans le mélange mais sans se transformer en C, A ayant totalement disparu. 

II. Formalisme mathématique

Que cherche-t-on ?

La concentration en A dans le mélange

Que connaissons-nous ?

Qu’avons-nous fait ?

Nous avons fait réagir A et B, de telle façon à ce que tout le A soit consommé par B :

  • si A + B → C, alors à l’équivalence

1) n(A ; mélange réactionnel) = n(B ; mélange réactionnel)

2) c(A ; sol A) X Vsol A = c(B ; sol B) x Vsol B

3) c(A ; sol A) = c(B ; sol B) x Vsol B / Vsol A

 

  • si 2 A + B → C, alors à l’équivalence

1) n(A ; mélange réactionnel) = 2 n(B ; mélange réactionnel)

2) c(A ; sol A) X Vsol A = 2 c(B ; sol B) x Vsol B

3) c(A ; sol A) = 2 c(B ; sol B) x Vsol B / Vsol A

 

  • si 2 A + 3 B → C, alors à l’équivalence

1) 3 n(A ; mélange réactionnel) = 2 n(B ; mélange réactionnel)

2) 3 c(A ; sol A) X Vsol A = 2 c(B ; sol B) x Vsol B

3) c(A ; sol A) = 2/3 c(B ; sol B) x Vsol B / Vsol A

 

Dans tous les cas, la stœchiométrie de C n’est pas prise en compte !

III. Observation expérimentale du point d'équivalence

Comment déterminer le moment crucial du point d’équivalence ?

  • Pour les dosages acide-base, le point d’équivalence se caractérise par un saut de pH. Un indicateur de pH adapté, ajouté dans le milieu réactionnel changera brutalement de couleur. Le saut de pH peut également être mis en évidence par la méthode des tangentes
  • Pour les autres types de dosage, le point d’équivalence se caractérise en général par l’apparition d’un trouble dans le milieu réactionnel : ce trouble est lié à la précipitation de l’une des espèces en jeu dans le dosage. Par exemple, la formation d’un précipité orange de chromate d’argent lors du dosage des ions Cl–

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