Guide révision Physique-Chimie Terminale – Méthodes chimiques d’analyse
Guide révision Physique-Chimie Terminale

Méthodes chimiques d’analyse

Dosage par titrage, équivalence, suivi pH-métrique, suivi conductimétrique, titrage colorimétrique et composition du système au cours du titrage.

Physique-Chimie – Méthodes d’analyse

En résumé

Un dosage permet de déterminer la concentration d’une espèce chimique en solution. Le titrage est une méthode chimique de dosage qui repose sur une réaction support rapide, totale et unique. L’équivalence correspond à l’instant où les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.

DosageDétermination d’une concentration inconnue dans une solution.
TitrageAjout progressif d’une solution titrante de concentration connue.
ÉquivalenceLes réactifs sont dans les proportions de l’équation chimique.
SuiviColorimétrie, pH-métrie ou conductimétrie selon le système étudié.

Ce qu’il faut savoir faire

  • Identifier la solution titrée et la solution titrante.
  • Écrire la réaction support du titrage.
  • Vérifier que la réaction support est rapide, totale et unique.
  • Repérer l’équivalence par changement de couleur, saut de pH ou rupture de pente.
  • Écrire la relation à l’équivalence en tenant compte des coefficients stœchiométriques.
  • Exploiter une courbe de suivi pH-métrique ou conductimétrique.
  • Décrire la composition du système avant, à et après l’équivalence.

1. Vu en 1re : les titrages colorimétriques

Un titrage colorimétrique repose sur un changement de couleur permettant de repérer l’équivalence. On utilise généralement un indicateur coloré ou une espèce chimique dont la couleur change lorsque le réactif titré est totalement consommé.

Titrage colorimétrique : repérage par changement de couleur Avant l’équivalence À l’équivalence Après l’équivalence
Dosage

Déterminer une concentration inconnue à partir d’une transformation chimique.

Équivalence

Moment où le réactif titré et le réactif titrant ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.

Point méthode : il faut toujours distinguer la solution titrée, placée dans le bécher, et la solution titrante, placée dans la burette.

2. L’analyse par une méthode chimique

a. Principe du dosage par titrage

Le titrage permet de déterminer la quantité de matière ou la concentration d’une espèce chimique A présente dans une solution. On fait réagir cette espèce avec une espèce B introduite progressivement depuis une burette graduée.

Analyse par une méthode chimique : dosage par titrage Titrage de A par B a A + b B → c C + d D Équivalence n(A)/a = n(B)/b solution titrante concentration connue solution titrée Burette graduée + erlenmeyer + suivi du volume versé

La réaction support peut s’écrire :

aA + bB → cC + dD

À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :

n(A) / a = n(B) / b

Si B est la solution titrante de concentration CB, au volume équivalent VE :

n(B) = CB × VE

b. Conditions d’un titrage réussi

Réaction rapide

L’évolution doit être quasi immédiate lors de chaque ajout.

Réaction totale

Le réactif introduit doit réagir complètement avec l’espèce dosée.

Réaction unique

La réaction suivie doit être la seule réaction significative.

À retenir : l’équivalence n’est pas forcément le moment où le pH vaut 7 ; elle dépend des proportions stœchiométriques.

3. Les méthodes de suivi d’un titrage

Pour repérer l’équivalence, on suit une grandeur qui varie au cours du titrage : couleur, pH ou conductivité.

Méthodes de suivi d’un titrage Suivi par pH-métrie Veq Équivalence : saut de pH Suivi conductimétrique Veq Équivalence : rupture de pente

a. Suivi colorimétrique

L’équivalence est repérée par un changement de couleur. Cette méthode est pratique lorsque l’une des espèces est colorée ou lorsqu’un indicateur coloré adapté est disponible.

b. Suivi pH-métrique

Dans un titrage acido-basique, on mesure le pH après chaque ajout de solution titrante. Le volume équivalent correspond souvent à un saut de pH. On peut le déterminer par la méthode des tangentes ou par la méthode de la dérivée.

Méthode des tangentes

On trace deux tangentes parallèles de part et d’autre du saut de pH, puis une médiane. L’intersection permet de lire VE.

Méthode de la dérivée

Le volume équivalent correspond au maximum de la dérivée dpH/dV.

c. Suivi conductimétrique

La conductimétrie mesure la conductivité σ de la solution. Elle dépend de la nature et de la concentration des ions présents. Au cours du titrage, la composition ionique change, ce qui modifie la pente de la courbe σ = f(V).

Conductivité : suivi des ions en solution σ dépend des ions nature des ionsconcentrationmobilité ionique Équivalence changement de compositionionique du milieu→ rupture de pente
Point bac : en conductimétrie, l’équivalence est souvent repérée par l’intersection de deux portions de droites.

4. La composition d’un système au cours d’un titrage

La composition du système évolue au fur et à mesure que la solution titrante est ajoutée. On distingue trois zones : avant l’équivalence, à l’équivalence et après l’équivalence.

Composition d’un système au cours d’un titrage nV versé Veq réactif titré consommé réactif titrant en excès produit formé À l’équivalence : les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques.
Moment du titrageCompositionInterprétation
Avant l’équivalenceLe réactif titré est encore présent ; le réactif titrant ajouté est consommé.Le réactif titrant est limitant.
À l’équivalenceLes réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques.Le changement de comportement de la grandeur suivie permet de repérer VE.
Après l’équivalenceLe réactif titré est totalement consommé ; le réactif titrant est en excès.La grandeur suivie évolue selon la présence du titrant en excès.

Exploitation quantitative

Pour une réaction aA + bB → produits, si A est titré par B :

n(A)initial / a = n(B)versé à l’équivalence / b

Donc, en concentration et volume :

CAVA / a = CBVE / b

Mots-clés à connaître

méthode chimique d’analysedosagetitragesolution titréesolution titranteburette graduéebécheréquivalencevolume équivalentréaction supportréaction rapideréaction totaleréaction uniqueproportions stœchiométriquesrelation à l’équivalencetitrage colorimétriqueindicateur colorépH-métrieconductimétrieconductivitéméthode des tangentesméthode de la dérivéerupture de pentesaut de pHcomposition du systèmetableau d’avancementréactif limitantréactif en excès

Carte mentale de synthèse

Méthodes chimiques d’analyse
DosageDéterminer une concentration inconnue.
TitrageSolution titrante ajoutée progressivement à la solution titrée.
Équivalencen(A)/a = n(B)/b.
ColorimétrieChangement de couleur.
pH-métrieSaut de pH, tangentes ou dérivée.
ConductimétrieRupture de pente liée aux ions.

Méthode express

1. IdentifierRepère solution titrée, solution titrante et espèce dosée.
2. ÉcrireÉcris l’équation support avec les coefficients.
3. RepérerLis le volume équivalent VE sur la courbe ou grâce au changement observé.
4. CalculerUtilise la relation d’équivalence pour trouver la concentration inconnue.
Phrase modèle :
À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Pour la réaction aA + bB → produits, on a n(A)/a = n(B)/b, ce qui permet de déterminer la concentration de la solution titrée.

Erreurs fréquentes

Confondre solution titrée et titrante.La solution titrée est celle dont la concentration est inconnue ; la titrante est celle ajoutée depuis la burette.
Oublier les coefficients stœchiométriques.La relation correcte est n(A)/a = n(B)/b, pas toujours n(A)=n(B).
Dire que l’équivalence est toujours à pH 7.C’est faux : cela dépend du type de titrage acido-basique.
Mal lire VE.En pH-métrie, on lit le volume au saut de pH ; en conductimétrie, à l’intersection des deux droites.
Oublier de convertir les volumes.Les volumes doivent être en litre pour utiliser C en mol·L⁻¹.

QCM interactif

Clique sur une réponse : la case devient verte si c’est juste, rouge si c’est faux.

1. Un dosage par titrage nécessite…

2. La réaction support d’un titrage doit être…

3. À l’équivalence d’un titrage…

4. Pour une réaction aA + bB → produits, l’équivalence vérifie…

5. Le volume versé à l’équivalence est noté…

6. Un suivi pH-métrique met souvent en évidence l’équivalence par…

7. La méthode des tangentes est utilisée pour exploiter…

8. Un suivi conductimétrique repère l’équivalence par…

9. Dans un titrage colorimétrique, l’équivalence est repérée grâce…

10. Avant l’équivalence, le réactif titré est généralement…

11. Après l’équivalence, le réactif titrant est généralement…

12. Une courbe de titrage conductimétrique permet d’étudier…

Mini-entraînement

Essaie d’abord de répondre seul, puis clique sur Soluce.

Exercice 1

On titre 10,0 mL d’une solution d’acide chlorhydrique par une solution de soude de concentration CB = 0,100 mol·L⁻¹. L’équivalence est atteinte pour VE = 12,5 mL. Déterminer la concentration de l’acide.

Correction : réaction 1:1, donc CAVA = CBVE. CA = 0,100 × 12,5×10⁻³ / 10,0×10⁻³ = 0,125 mol·L⁻¹.

Exercice 2

Pour la réaction 2A + B → produits, écrire la relation à l’équivalence.

Correction : n(A)/2 = n(B)/1. Si A est titré par B : n(A)initial/2 = n(B)versé.

Exercice 3

Dans un titrage pH-métrique, la courbe présente un saut de pH autour de 15,2 mL. Que représente ce volume ?

Correction : ce volume correspond au volume équivalent VE, c’est-à-dire au volume pour lequel les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques.

Exercice 4

Pourquoi une courbe conductimétrique peut-elle présenter deux portions de droites de pentes différentes ?

Correction : avant et après l’équivalence, les ions présents en solution ne sont pas les mêmes. Comme la conductivité dépend de la nature et de la concentration des ions, la pente change.

Exercice 5

On titre 20,0 mL d’une solution contenant l’espèce A par une solution B de concentration 0,050 mol·L⁻¹. La réaction est A + 2B → produits et VE = 16,0 mL. Calculer CA.

Correction : à l’équivalence : n(A)/1 = n(B)/2. n(B)=0,050×16,0×10⁻³=8,0×10⁻⁴ mol. Donc n(A)=4,0×10⁻⁴ mol. CA=4,0×10⁻⁴ / 20,0×10⁻³ = 2,0×10⁻² mol·L⁻¹.

Conclusion : pour réussir un titrage, il faut identifier la réaction, lire correctement VE, puis appliquer la relation d’équivalence avec les bons coefficients.
Idée-force à mémoriser

Un titrage transforme une observation expérimentale en résultat quantitatif grâce à l’équivalence et à la stœchiométrie.