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Méthode de suivi d'un titrage

Dans cette vidéo de titrage pH métrique de l'acide chlorhydrique, on souhaite vérifier la concentration d'une solution en dosant un volume de 20 millilitres de la solution inconnue avec de la soude Na+ Ho- de concentration Cb=10^-1 mol/L. Le schéma du montage classique présenté comprend un bécher avec un agitateur magnétique, une burette graduée contenant la solution titrante Na+ HO-, et une potence tenant la burette. La réaction acide-base qui se produit dans le bécher est la réaction entre les ions H+ et HO-. Les mesures de pH relevées dans un tableau sont utilisées pour tracer la courbe pH en fonction du volume en utilisant un tableur. La méthode des tangentes est utilisée pour déterminer le volume à l'équivalence, qui vaut 19 millilitres. À l'équivalence, les réactifs sont introduits dans leur proportion stoichiométrique, ce qui signifie que la quantité de réactifs titrés correspond exactement à la quantité de réactifs titrants versée pour réagir complètement. La relation C=CB×V/V est utilisée pour déterminer la concentration de l'acide chlorhydrique, qui est égale à 9,5×10^-2 mol/L. Cette méthode simple et infaillible ouvre la porte à de nombreux exercices en titrage.

Bonjour à tous, c'est Mathis de studio. Dans cette vidéo on va faire un titrage pH métrique de l'acide chlorhydrique. Alors en fait on souhaite vérifier la concentration d'une solution d'acide chlorhydrique en réalisant ce titrage avec suivi pH métrique. Pour cela le dosage d'un volume, attention on prend directement les informations, V qui est égal à 20 millilitres de la solution de concentration inconnue C, par de la soude Na plus Ho moins de concentration Cb qui vaut 10 moins 1 mol par litre. Première question, faire le schéma du montage, et bien ça c'est un schéma classique qu'il faut connaître et qui est très pratique vu qu'on peut s'en souvenir à partir des manipulations de TP qu'on a effectué. Alors ça correspond à quoi? C'est tout simplement mettre un bécher sur un support élévateur, juste ici, il n'a pas besoin d'être chauffant particulièrement dans ce cas. Par contre c'est bien d'avoir un agitateur magnétique à l'intérieur. Et puis on a ici une potence qui tient une burette graduée contenant la solution titrante. Alors c'est important sur les schémas, autant les appareils des fois, bon, si ils ne sont pas demandés on peut les éviter, par contre c'est super important pour la compréhension de l'exercice de mettre les solutions dont il est question dans l'exercice. Donc la solution qui est titrée c'est la solution d'acide chlorhydrique, donc c'est les H+, et C-. La solution qui est titrante, celle qu'on va verser, et bien c'est Na+, HO- et puis il ne faut pas oublier de mettre les concentrations directement qui sont indiquées sur le côté, comme ça c'est plus clair. Ok, deuxième question, écrire l'équation de la réaction acide-base qui se produit dans le bécher. Et bien en fait c'est très simple, c'est la réaction entre les ions HO- et puis H+. Bon, c'est une des réactions les plus classiques, c'est la réaction inverse de l'autoprotolyse de l'eau, et donc c'est H3O+, plus HO-, les deux étant reliés à la même espèce qui est H2O, donc donne deux H2O, c'est bien une réaction acide-base. Alors ensuite les mesures de pH sont relevées dans ce tableau, on nous donne toute une série, ça pourrait être un extrait totalement d'un relevé de TP que l'on aurait fait par nous-mêmes, et donc on aurait pu indiquer ici le pH-met, relier les deux sondes du pH-met deux électrodes. Donc on relève le pH en fonction du volume de solution titrante que l'on verse. Maintenant on demande question 3, tracer la courbe pH en fonction du volume. Eh bien ça, si ça suit toujours. Alors, on utilise un tableur pour ça, donc en TP on vous munit d'un ordinateur, et puis c'est parti pour tracer. Voici la droite que l'on obtient, enfin la droite, la courbe plutôt, car ça n'a rien d'une droite, on remarque voilà ce caractéristique saut de pH que l'on observe lors de titrages acides-bases. Et donc à partir de cela, on va nous demander de déterminer le volume à l'équivalence VE. Bon, sachant qu'on n'a pas encore posé ce qu'était l'équivalence, on peut se demander qu'est-ce que le volume à l'équivalence. Eh bien pour le déterminer, lorsqu'on possède une droite comme ça sans la dérivée du pH par rapport au volume, eh bien il faut utiliser la méthode des tangentes. Alors la méthode des tangentes, comment est-ce qu'on la pose? Eh bien on part du graphique, et puis on va essayer de tracer une droite qui est la plus proche de la verticale possible, mais qui suit la courbure ici, qui est une tangente en fait, la tangente, l'une des dernières tangentes avant le saut impressionnant de pH. Donc on trace une tangente assez verticale, et on va chercher une parallèle, la parallèle, la seule d'ailleurs, qui est également tangente mais de l'autre côté. Donc on la trace, et à partir de là, on cherche le point du reste de la courbe qui passe, qui coupe en fait le segment ici en deux parts égales. Voilà, c'est pour ça que j'ai indiqué les deux parts ici. Ça définit, à ce moment là, ce point est le volume équivalent, qui vaut ici 19 millilitres. Voilà tout l'intérêt de la méthode des tangentes. A bien connaître. Alors maintenant, question 5, exprimer puis calculer, on en vient au fait, que vaut la concentration en acide chlorédique? Eh bien, si on avait été dans une étude de réaction totalement standard, on serait penché sur le tableau d'avancement, c'est ça la méthode la plus classique pour déterminer des concentrations. Mais là, on touche un point crucial, c'est qu'on est en titrage, et à ce moment là, on peut utiliser une relation qui est bien plus pratique, bien plus directe, et il faut pour ça sortir une phrase magique, qui résonne dans ma tête à chaque fois que je le dis, vu que je pense que c'est peut-être la phrase que j'ai plus répétée dans ma vie, mais en posant l'équation du bilan, et puis avec NH3O plus qui vaut C fois V, eh bien là on sort la phrase magique du titrage, mais qui n'a rien de magique, donc il faut très bien la comprendre, mais à savoir par cœur. À l'équivalence, les réactifs sont introduits dans leur proportion stoichiométrique, et ça je peux vous dire que vous n'êtes pas prêts d'en avoir fini avec elle, mais il ne faut pas la prendre par cœur dans le sens où il faut vraiment comprendre l'enjeu, et c'est très naturel en fait, une manière de poser ça. Qu'est-ce que ça veut dire à l'équivalence les réactifs sont introduits dans la proportion stoichiométrique? Déjà, qu'est-ce qui est important à retenir de ça? Donc ça définit l'équivalence, un moment particulier du titrage, les réactifs, donc ça ne concerne que les quantités de matière des réactifs en eux-mêmes, attention, j'ai plein d'élèves qui font l'erreur de considérer les produits dans l'écriture de cette équation, ce n'est pas le cas. Et il ne faut surtout pas oublier, c'est pas pour rien qu'on dit dans leur proportion stoichiométrique, ce qui est un peu piégeux au lycée, c'est que très très souvent les espèces sont avec un coefficient 1, un coefficient stoichiométrique 1 devant, et du coup, diviser par 1, en général on l'oublie. Mais il faut surtout ne pas oublier que c'est dans leur proportion stoichiométrique qu'il y a l'exercice dans lequel il y a un 2 par exemple, et à ce moment-là on doit le diviser par 2. En fait ça veut dire que, voilà c'est la phrase que j'ai noté, la quantité de réactifs titrés, donc à ce moment-là, au moment de l'équivalence, correspond exactement à la quantité de réactifs titrants que l'on a versé, et qui est nécessaire pour réagir complètement. C'est-à-dire que dans notre solution titrée, on avait plein de molécules d'une certaine espèce, et donc avec notre solution titrante, on va verser pour que ça réagisse à réagir, et la dernière molécule qui réagit avec ce dont on a besoin dans la solution titrante, et bien on arrête cette équivalence. On a versé exactement ce qu'il fallait dans les proportions stoichiométriques pour que la réaction se passe totalement. Et donc à ce moment-là, c'est tout naturel d'avoir cette relation ici. La quantité de matière en H3O+, qui se trouvait dans le bécher, est exactement égale à la quantité de matière que l'on a versée en HO-. Le tout, bien sûr, divisé par les proportions stoichiométriques, vu que si on a besoin de 2 fois plus de HO-, on a cette relation juste ici. Donc j'espère que ça, en manipulant, ça va vous paraître de plus en plus naturel, et intuitif. En tout cas, il faut retenir que pour un titrage, absolument sortir cette phrase clé qui est attendue, et après, très important de traduire ce que ça veut dire, cette phrase, et bien le traduire par une équation à partir de laquelle on peut travailler. Donc ne pas oublier, on parle des réactifs, et c'est très naturel, ce qu'il y avait dans le bécher initialement, avec ce qui a été juste introduit pour que ça réagisse complètement. Très bien, à partir de là, au final, NH3O+, c'est quoi? C'est la concentration de HO+, dans le bécher, fois le volume du bécher. Donc c'est C fois V. Et puis, attention, là c'est important, c'est quoi la quantité matière en HO- qui a été versée? C'est la concentration de la solution qu'on a versée, bien sûr, fois quoi? Fois le volume que l'on a versé, vu qu'on a introduit exactement la bonne quantité. Donc c'est bien CB fois le volume équivalent. Donc on a dit que la relation C est égale à CB fois V sur V, et finalement, C c'est 9,5 fois 10 moins 2 mol par litre. Donc voilà, première approche très très importante à comprendre pour les titrages. C'est une méthode qui est infaillible, très très simple, mais il faut répéter les étapes de manière claire et précise et comprendre pourquoi on les fait. Et à partir de là, ça nous ouvre les portes pour plein d'exercices en titrage. D'ici là, à bientôt et merci beaucoup d'avoir regardé la vidéo.

Acide chlorhydrique

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