Chapitre n°3 méthode chimique d’analyse d’un système chimique

I. Caractéristique d’une solution

1) La densité d’une solution

a. Définition

La densité dS d’une solution  S est donnée par la relation: 
Avec:

•  la masse volumique de la solution en g.L^-1
•  la masse volumique de l’eau  soit 1000g.L^-1

De plus on a

 

b. Exemple

La densité du lait est de dLait=1,04. Déterminer la masse volumique du lait et le volume qu’il faut mesurer pour en obtenir 1,00Kg.
On a la relation :
On en déduit :
On en déduit :
Soit = =0,961L soit 961mL

 

2) Concentration massique d’un soluté

a. Définition 

La concentration massique d’un soluté dans une solution est :

 

 

b. Exemple

On dissout 3g de sel dans une fiole de 100mL, quelle est la concentration massique ?

On a t_Sel=m_sel/V_solution=3/0,1=30g.L^-1

 

3) Le titre massique d’un soluté

a. Définition

Le titre massique d’un soluté dans une solution est :

 

b. Exemple

Une solution de 1025g contient 30 grammes de sel dissout quel est le titre massique de ce soluté

  soit 2,9%

 

 

4) Relation entre les différentes grandeurs d’une solution   

• On a les relations  et

      Avec  on en déduit

• On a les relations  ,  

          Avec les relations :   mSoluté=tSoluté*VSolution et m Solution = Solution*VSolution 
on en déduit   Soit =
Nous avons de plus : *
On en déduit le lien entre le titre massique, la densité, la masse molaire du soluté et sa concentration massique et molaire : 
 
Ou
   si P est en %

 

 

5) Préparer une solution à partir d’une solution commerciale :

a. Principe de la dilution :

On Calcule la concentration massique de la solution commerciale à partir de son titre massique et de sa densité.
On en déduire sa concentration molaire grâce à sa masse molaire 
On Calcule le volume de solution commerciale à prélever pour préparer la solution souhaitée (méthode de la dilution)

 

b. Application

Calculer le volume de solution commerciale à prélever pour préparer 1,00 L d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration égale à 0,10 mol.L-1. La solution commerciale a un titre massique de 23,0% et une densité égale à 1,12.

On a la relation :  
On en déduit Csoluté =(1000*0,23*1,12)/36,5=7,05 mol.L^-1
Le facteur de dilution est de 7,05/0,1=70,5
Le volume à prélever sera alors de V=1/70,5=0,0142L soit 14,2mL. Il faudra prélever ce volume avec une pipette graduée qu’il faudra verser dans une fiole jaugée d’un litre pour enfin compléter avec de l’eau distillée. 

 

 

II. Principe d’un titrage

1) Définition

Un titrage consiste à déterminer la concentration inconnue d’une solution (La solution titrée)  à l’aide d’une autre solution de concentration connue (la solution titrante) par une réaction chimique totale et rapide.

 

2) Protocole

La solution titrante se trouve dans une burette, elle  est versée dans  la solution titrée et réagi avec elle jusqu’à parvenir à l’équivalence où les deux solutions sont dans des proportions stœchiométriques.

III. Titrage pH métrique

1) Principe

Un titrage pH-métrique met en jeu une réaction acide-base entre les réactifs titrant et titré. Cette réaction doit être rapide, totale et unique.

 

2) L’équivalence

Pour déterminer le volume à l’équivalence, on utilise: 

• Soit la méthode des tangentes

Deux droite parallèles et tangentes à la courbe de dosage sont tracées de part et d’autre de l’équivalence aux points A et B.
Le point d’intersection entre la courbe et la droite médiatrice des points A et B et parallèle aux deux tangentes donne le point d’équivalence E et donc le volume à l’équivalence VE

• Soit la méthode de la dérivée.

La fonction dérivée du graphe du pH en fonction du volume de la solution titrante versée passe par un maximum qui correspond à un brusque changement de pH et correspond au volume à l’équivalence VE

3) La concentration de la solution titrée

Lors de l’équivalence  la quantité de matière de la solution titrante versée correspond à celle de la solution titrée présente initialement
Si on échange un seul proton alors, o en déduit la relation
C_titrante*V_E= C_titrée *V_titrée  
soit C_titrée= Ctitrante*V_E/ V_titrée

 

IV. Titrage conductimétrique

1) Principe

Un titrage conductimétrique est réalisé avec des solutions ioniques par la mesure de la conductivité de la solution. 

 

2) L’équivalence

L’équivalence se repère par conductimétrie, par un changement d’espèces majoritaires qui modifient la forme de la courbe. Il faut tracer deux droites qui prolongent les points de mesure avant et après l’équivalence. On détermine le volume à l’équivalence VE à l’intersection des deux droites.

 

3) Concentration de la solution à titrée

Dans une réaction d’équation bilan :
aA(aq)+ bB(aq) →  c C(aq)  + d D(aq)
A l’équivalence on a: