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Bac Physique-Chimie

Amérique Sud 1

Dans cette vidéo, Matisse du Studio aborde l'exercice de titrage de l'acide lactique dans une solution désinfectante. Avant de commercialiser le produit, un laboratoire réalise un test de qualité en utilisant un titrage acido-basique suivi par conductimétrie après avoir dilué la solution. Le but de l'exercice est de proposer un protocole expérimental pour préparer 100 ml de solution désinfectante diluée 5 fois.

Pour cela, il faut utiliser une pipette jaugée, une fiole jaugée et de l'eau distillée. En utilisant le facteur de dilution, on détermine que 20 ml de la solution de base doivent être prélevés. Le protocole consiste ensuite à prélever ces 20 ml de solution à l'aide de la pipette jaugée, à les verser dans la fiole jaugée de 100 ml et à compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée. Ensuite, dans un bécher de 250 ml, on introduit 20 ml de la solution désinfectante diluée et on ajoute 150 ml d'eau distillée. 

Le titrage est réalisé en utilisant une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration CB. On doit écrire l'équation de la réaction de titrage, qui est une réaction acide-base où l'acide AH réagit avec l'hydroxyde HO- pour former l'ion A- et de l'eau H2O. 

On doit également interpréter qualitativement le changement de pente de la courbe de titrage observé à proximité de l'équivalence. On explique que ce changement est dû aux conductivités ioniques molaires des différentes espèces présentes dans le bécher. La concentration de HO- augmente plus rapidement que celle de A-, ce qui entraîne une augmentation plus importante de la conductivité. 

Enfin, on nous demande de déterminer graphiquement la valeur du volume à l'équivalence et d'évaluer la concentration de la solution en acide lactique avant dilution. En traçant les deux segments de droite sur le graphe, on trouve que le volume à l'équivalence est de 8,6 ml. En utilisant la formule de concentration diluée, on trouve une concentration en acide lactique de 0,22 mol/L, avec une incertitude de 0,03 mol/L.

En résumé, cette vidéo présente un exercice de titrage acido-basique suivi par conductimétrie pour déterminer la concentration de l'acide lactique dans une solution désinfectante. Elle explique également comment préparer une solution diluée et interpréter les résultats du titrage.

Bonjour à tous, c'est Matisse de Studio et dans cette vidéo on va continuer dans cet exercice et on va utiliser cette solution désinfectante pour la titrer. En effet, la partie B traite de titrage de l'acide lactique dans la solution désinfectante. Avant la commercialisation du produit, un laboratoire réalise un test de qualité sur sa solution désinfectante. Et pour cela, un titrage acido-basique suivi par conductimétrie est réalisé après avoir dilué la solution désinfectante. Donc, justement, en termes de dilution, il faut proposer un protocole expérimental pour préparer 100 ml de solution désinfectante diluée 5 fois. Donc, on a plusieurs alertes là qui nous viennent directement. Attention, on nous parle de dilution, de volume. Donc, absolument, il faut se pencher, bingo, sur le facteur de dilution qui a immédiatement à s'apparaître. Donc, en termes de matériel de dilution, de quoi est-ce qu'on a besoin ? Il faut bien sûr une pipette logée, une pro-pipette, une fiole logée dans laquelle mettre le volume de la mer dans un premier temps, et puis de l'eau distillée pour compléter jusqu'au trait de jauge. Alors, justement, la question fatidique de savoir quel volume est-ce qu'il faut allouer à chaque prélèvement, il faut bien sûr parler du facteur de dilution que je me suis empressé de vous présenter. Alors, le facteur de dilution, on le rappelle, c'est bien sûr D, qui est égal à la concentration de la mer sur la concentration de la fille. C'est égal au volume de la fille divisé par le volume de prélevée de la mer. Voilà. Alors, quelles sont les différentes informations que l'on traite de dénoncer ? On doit préparer 100 ml de solution désinfectante diluée, c'est-à-dire que le volume de la fille est égal à 100 ml, et puis on doit diluer 5 fois. Donc, on note tout simplement que le volume de la fille, c'est 100 ml, est D égal à 5. Donc, d'après la relation, le volume de la mer est de 20 ml. On doit extraire 20 ml de la solution de base. Donc, on peut noter un protocole, c'est le protocole type qu'il faut ressortir en adaptant les différentes données. Donc, on va pouvoir le lire tous ensemble. Première étape, c'est bien sûr de prélever 20 ml de la solution désinfectante avec une pipette jaugée de cette contenance. Il faut à chaque fois être le plus précis possible, c'est ça qui peut faire perdre du point. C'est des fois un peu bête, puisqu'on a fait les calculs en amont. Et il faut, dans ce protocole, unisser toutes les informations pour que n'importe quelle personne en TP de chimie puisse reprendre juste le protocole et faire toutes les manipulations. Deuxième étape, le verser dans une fiole jaugée de 100 ml et compléter jusqu'au train de jauge, et enfin agiter. On aurait pu faire aussi plusieurs étapes intermédiaires, de dire remplir jusqu'à la moitié, puis agiter, puis re-remplir. Bref, là, vu que c'est une dilution, c'est un peu moins important qu'une dissolution. Alors, ensuite, dans un bécher de 250 ml, on introduit un volume de 20, plus ou moins 0,05 ml de la solution désinfectante diluée. On ajoute 150 ml d'eau distillée. Le ditrage est réalisé par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration. En solité, apporté CB, qui est égal à 1,0, plus ou moins 0,1, 10,1 mol par litre. Et finalement, l'accord obtenu est donné sur l'annexe 1 à rendre avec la copie. Donc, toujours bien vérifier quand on a des annexes à rendre avec les copies. Question 2. Schématiser et légender le dispositif de titrage sur la copie. Donc, le dispositif de titrage dont on disposait, on pouvait le représenter ainsi, avec le support élévateur, la cellule conductimétrique qui plongeait dans la solution titrée AH, une concentration qui nous est inconnue, la solution titrante de concentration CB, la solution titrante de HO-LA+, dans la burette graduelle, juste ici, avec le conductimètre qu'on a sur le côté. Voilà, c'est le schéma pour un suivi conductimétrique. Maintenant, question 3. Écrire l'équation de la réaction support du titrage. Eh bien, on titre ici un acide avec de la soude. Donc, il s'agit tout simplement d'une réaction acide-base, la réaction classique. AH plus HO- donne A- plus H2O, tout à que, sauf H2O qui est liquide, bien sûr. OK, on continue. Interpréter qualitativement le changement de pente au voisinage de l'équivalent, c'est observer sur la courbe de titrage. Bon, on établit un changement de pente pour un suivi conductimétrique. Donc, à partir de l'appareil, on doit avoir des automatismes dans le cerveau. Qu'est-ce qu'il faut se souvenir ? Eh bien, pour une prévision d'évolution qu'on nous demande de faire comme ici, il faut faire un bilan d'ions dans le bécher. Alors, qu'est-ce qu'il nous donne ce bilan d'ions ? Quels sont tous les ions qui interviennent dans ce bilan ? Eh bien, on a ici HO-, A- et ne pas oublier NA+, qui est versé en même temps que HO- et qui intervient ici dans les calculs et dans les prévisions d'évolution. Donc, on se rappelle les deux lignes. Tout d'abord, pour un volume qui est strictement inférieur au volume à l'équivalence. Eh bien, HO- qui est versé, il n'y a pas d'évolution particulière pour HO-, puisqu'à partir du moment où il est versé, il réagit directement avec l'acide qui est présent dans le bécher. Et vu qu'on n'est pas encore à l'équivalence, il reste de l'acide. Donc, automatiquement, dès qu'il est versé, il est consommé et donc sa concentration dans le bécher est nulle. Tandis que la concentration de la base, bien sûr, elle augmente, vu qu'elle est formée au fur et à mesure des millilitres qui sont versés. Et la concentration en NA+, eh bien, elle augmente aussi, vu que l'on verse la solution titrante juste ici, qui contient des NA+. Et puis, c'est un spectateur, donc il n'est pas touché. Maintenant, lorsque le volume est supérieur au volume équivalent, ça veut dire qu'il n'y a plus de AH à l'intérieur du bécher, donc on continue à verser du HO- et du NA+, donc leur concentration augmente, tandis qu'A- n'est plus formé, donc sa concentration stagne. Alors maintenant, est-ce qu'on peut justement évaluer ce changement de pente assez drastique que l'on remarque ? Eh bien, dans le premier cas, on a deux augmentations particulières, de A- et de NA+. Dans le deuxième cas, on a aussi deux augmentations particulières, et le reste est bien sûr fixé. Donc, il faut simplement comparer la croissance de la conductivité selon A- et la croissance de la conductivité selon HO-. Or, justement, c'est là qu'interviennent les conductivités ioniques molaires, et comme lambda HO- est bien plus grand que lambda A-, eh bien on en déduit ce changement de pente, vu que HO- conduit bien mieux l'électricité, donc on a directement un bond de conductivité dès que le volume équivalent est passé. Alors, question 5. Déterminer graphiquement la valeur du volume à l'équivalence VE sur l'annexe 1 à rendre avec la copie, c'est bien indiqué. Eh bien, on dispose de ce graphe-là, donc en traçant les deux segments de droite, juste ici, c'est ça qu'il faut mettre en parallèle, eh bien leur croisement nous indique le volume équivalent, un volume équivalent de 8,6 mL, bien sûr on parle de base versée, de volume de base versée, donc on a ainsi déterminé le volume équivalent. Et on considère par la suite que l'incertitude type sur VE est de 0,1 mL, donc il faut évaluer la concentration C de la solution en acide lactique avant dilution, évaluer l'incertitude type sur la mesure, sans prendre en compte la contribution liée à la dilution. Et commentaire. Alors, on remonte ainsi un peu le processus, en se souvenant du titrage en lui-même. Eh bien, qui dit titrage et calcul sur concentration, nous dit qu'il faut ressortir la définition d'équivalence, notre phrase préférée en chimie, à l'équivalence, les réactifs sont produits dans leur proportion stoichiométrique. Ainsi, on a la quantité d'acide dont on disposait, qui est égale à la quantité de matière en base versée, c'est-à-dire la concentration de la base, fois le volume équivalent. Or, la concentration diluée, la concentration de la solution diluée, c'est justement cette quantité de matière divisée par VA, donc la concentration diluée est égale à cette équation. Et finalement, si on fait réintervenir le facteur 5 de dilution, on a donc une concentration de base, C, qui s'égale à 5 fois CB fois VO, le tout divisé par VA. Et donc on obtient une application numérique à 0,22 mol par litre pour la concentration en acide initial. Et en utilisant la formule d'incertitude qui nous est donnée au tout début du sujet, dans les toutes premières données, on peut faire l'application numérique, trouver que l'incertitude est de 0,03 mol par litre, on se rappelle, en arrondissant à l'anti-supérieur, et en gardant le dernier chiffre significatif, le premier chiffre significatif du résultat. Et donc, on peut établir le résultat bien mis en forme, bien agencé comme il faut. On a donc une concentration qui est égale à 0,22, plus ou moins 0,03 mol par litre. Et donc là, voilà, notre résultat est propre, beau, il est souligné, et il n'est plus qu'à être corrigé par le correcteur pour qu'il nous attribue les points. Donc voilà, c'est la fin de cette première exercice, vraiment musclé, sur la chimie, bien être au clair, à la fois sur les titrages et sur l'acide base. Et voilà, on a balayé un grand champ de la chimie et aussi de la mathématiques. Donc c'était une exercice très complet, et à reprendre, je pense, dans les révisions de bac, c'est vraiment une exercice très importante. En tout cas, merci beaucoup d'avoir suivi cette vidéo, et puis on attaque maintenant les exercices en deuxième partie.

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