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Vidéo de la leçon : Expériences de titrage Chimie

Dans cette leçon, nous allons apprendre à décrire certaines méthodes de titrage acido-basique et leur utilisation pour déterminer des concentrations en acides ou en bases.

15:50

Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire les méthodes de titrage acido-basique et leur utilisation pour déterminer les concentrations en acide et en base. Dans cette vidéo, nous allons examiner les titrages acide-base en particulier. Alors, quel est le but d’un titrage acide-base ?

Lors d’un titrage acide-base, l’objectif principal est de déterminer la concentration jusqu’alors inconnue d’un acide ou d’une base. Nous le faisons en utilisant un acide ou une base de concentration connue. Bien sûr, si notre solution inconnue est un acide, on veut que la solution connue soit une base et vice versa. Voyons donc comment préparer cela.

Voici un exemple de configuration du dispositif dont vous aurez besoin pour effectuer un titrage acide-base. En bas du montage, il faut une fiole conique. On l’appelle parfois un erlenmeyer. La forme de ce ballon le rend idéal pour les liquides avec agitation. C’est une opération qu’il faudra réaliser pendant le titrage. En utilisant une fiole conique pour un mélange sous agitation, on est beaucoup moins susceptible de générer des projections hors de la fiole qu’avec un récipient à col large comme un bécher. Vous aurez également besoin d’une burette. Les burettes sont idéales pour des mesures précises de liquides dans les cas où on ne sait pas exactement la quantité de liquide à ajouter. Bien sûr, si vous connaissez exactement la quantité de liquide dont vous aurez besoin, vous utiliserez une pipette.

Vous aurez également besoin d’un support de cornue, parfois appelé support de pince. C’est une base de métal lourd surmontée d’un poteau en métal vertical. C’est sur ce poteau que vous fixerez des pinces permettant de tenir votre burette. Bien sûr, il ne faut pas trop les serrer au risque d’endommager la verrerie. Lorsque vous installez votre support de cornue, vous devez faire attention à son orientation. Assurez-vous que tout ce que vous accrochez se trouve au-dessus de la partie la plus large de la base. Si vous le faites dans le mauvais sens, vous risquez de tout renverser. Cela peut être dangereux et coûteux. Vous pouvez également décider de placer une tuile blanche directement sous votre fiole conique. Elle peut être utile si vous cherchez à observer des changements de couleur subtils.

Maintenant que l’équipement de base est défini, nous devons déterminer comment exécuter ce titrage. Commençons par examiner nos deux solutions principales. Nos deux solutions sont appelées solution titrante et solution titrée. Vous pouvez également entendre la solution titrante appelée solution standard. C’est la solution dont nous connaissons la concentration, c’est celle que nous devons placer dans notre burette. D’autre part, la solution titrée peut être appelé analyte. C’est cette solution qui a une concentration inconnue, et c’est elle qu’on doit placer dans la fiole conique. Gardez à l’esprit que même si nous ne sommes pas certains de la concentration de notre solution titrée, il faut utiliser un volume connu précis. Cela est important pour les calculs que vous effectuerez après l’expérience. Nous n’entrerons pas dans le détail de ces calculs pendant cette vidéo.

Alors, comment se souvenir de qui va où ? Vous vous rappelez peut-être que la concentration inconnue est de volume connu. Et comme son volume est connu au départ, on doit la placer dans la fiole conique. Il est inutile de se servir d’une burette pour ajouter un volume connu précisément. Sinon, vous pouvez vous rappeler que le titrant se terminant par T va dans la burette et que le titré se terminant par E va dans la fiole. Une fois nos deux solutions correctement introduites dans la bonne verrerie, il faut ajouter quelques gouttes d’indicateur. Nous verrons plus tard comment sélectionner le bon indicateur. Nous sommes maintenant prêts à effectuer notre titrage.

C’est une bonne idée de commencer par un premier essai grossier. Donc, plutôt que d’ajouter votre réactif goutte à goutte dès le début, ajoutez quelques centimètres cube à la fois jusqu’à ce que l’indicateur change. Une fois que l’indicateur a changé de couleur et que l’agitation ne la modifie plus, vous avez une idée approximative de la quantité de titrant nécessaire. Disons que dans cet exemple, il a fallu environ 40 millilitres avant que l’indicateur ne change. Nous devons maintenant nettoyer notre fiole conique et tout remplir à nouveau. Les prochains essais devront être beaucoup plus mesurés. Nous pouvons commencer notre essai plus précis en ajoutant un peu moins de réactif que lors de la première étape. Par exemple, disons que nous ajoutons environ 35 millilitres.

Ensuite, le titrant doit être ajouté quelques gouttes à la fois, en s’assurant d’une bonne agitation dans la fiole conique. On continue à ajouter le titrant goutte à goutte en maintenant l’agitation, puis encore quelques gouttes sous agitation jusqu’à ce que l’indicateur atteigne le point d’équivalence. Cela signifie que l’indicateur vient juste de virer dans la couleur attendue. Bien sûr, vous devrez répéter cette expérience plusieurs fois pour vous assurer d’obtenir le bon résultat. Vous voulez que vos résultats soient à la fois exacts et précis.

Maintenant que nous avons une idée générale du déroulement d’un titrage acide-base, examinons de plus près le titrant. Rappelez-vous que le titrant est également appelé solution standard, c’est la solution la concentration exacte est connue. Alors, comment créer une solution standard ? Souvent, cela dépend du type de solution que vous préparez. Il se peut que vous deviez ajouter une masse connue précise d’un solide dans une fiole jaugée et compléter exactement avec votre liquide. Par exemple, vous pourriez avoir besoin d’une masse précise de pastilles d’hydroxyde de sodium et compléter au trait de jauge de votre fiole avec de l’eau. Sinon, il se peut que vous deviez mélanger deux liquides ensemble. Cela peut être le cas si, par exemple, vous devez préparer une solution d’acide chlorhydrique. Il se peut que l’acide chlorhydrique que vous avez déjà soit trop concentré, vous devez donc le mélanger avec de l’eau pour le diluer.

De toute façon, les points clés sont que vous devez connaître la quantité exacte de chaque substance que vous mettez dans votre solution standard. Pour mesurer des masses exactes, bien sûr, vous allez utiliser une balance. Pour mesurer un volume, vous aurez besoin d’une pipette ou d’une fiole jaugée. Peu importe comment vous préparez votre solution standard, assurez-vous d’en faire suffisamment. Vous allez devoir réaliser votre titrage peut-être cinq fois, il faut donc avoir suffisamment de solution standard pour toutes ces analyses. Vous voulez probablement en avoir un peu plus, au cas où.

La préparation de la solution titrée est beaucoup plus simple. Vous ajoutez simplement une aliquote de votre solution dans la fiole conique. L’aliquote est simplement la façon scientifique de dire un petit échantillon. N’oubliez pas que puisque votre titré est de concentration inconnue, nous devons utiliser un volume connu. Vous pouvez utiliser une éprouvette graduée, mais une pipette jaugée sera beaucoup plus précise. Vous pouvez également utiliser une pipette graduée.

Maintenant que nos deux principales solutions sont prêtes, nous devons nous intéresser aux indicateurs. Alors, pourquoi avons-nous besoin d’un indicateur pour notre titrage acide-base ? Dans cet exemple, imaginons que notre titrant, la solution dans la burette, est une base, et que notre solution titrée ou analyte dans la fiole conique est un acide. Disons que le pH de départ de notre acide est de quatre. Alors qu’on ajoute des gouttes de base et que l’on agite, le pH va commencer à augmenter. On veut ajouter juste assez de base pour neutraliser notre acide, nous laissant à un pH de sept. Au fur et à mesure que l’on approche la neutralité, l’indicateur va juste commencer à changer de couleur. Mais avec l’agitation, la couleur change. Comme on neutralise précisément l’acide avec la base, on s’attend à ce que la couleur soit stable même sous agitation. On attend juste un soupçon de changement de couleur. Ce moment est notre point d’équivalence. Si nous continuons à ajouter le titrant, le pH continuera d’augmenter et la couleur deviendra beaucoup plus sombre. Cela signifie que nous sommes allés trop loin. Si cela se produit, il faut recommencer.

Les indicateurs nous aident à reconnaître ce point d’équivalence. L’indicateur dans cet exemple est la phénolphtaléine. La phénolphtaléine est incolore dans les acides mais devient rose dans les bases. Ainsi, lorsque vous utilisez la phénolphtaléine comme indicateur, vous pouvez reconnaître le point d’équivalence avec l’apparition d’une légère coloration rose qui ne disparaît pas avec l’agitation. Bien sûr, si vous réalisez le titrage dans l’autre sens, que votre titrant est un acide et votre titré une base, ce que vous cherchez vraiment, c’est que cette belle couleur rose disparaisse complètement. Un autre indicateur couramment utilisé est le méthylorange. Le méthylorange est rouge en milieu acide et jaune dans une base. Le point d’équivalence pour cet indicateur est lorsque la solution devient orangée. Le fonctionnement des indicateurs s’explique par le fait qu’ils sont aussi des acides ou des bases faibles, c’est ce qui leur permet de changer de couleur.

Il y a bien sûr beaucoup d’autres indicateurs, mais ce sont les deux plus communs. Il convient également de noter que tous les indicateurs ne changent pas de couleur à un pH de sept, et qu’on peut aussi utiliser un pH-mètre au lieu d’un indicateur. On n’utilise généralement pas de papier tournesol ni l’indicateur universel pour les titrages acide-base. L’utilisation de papier tournesol est tout simplement trop fastidieuse et pas assez précise. Et l’indicateur universel change de couleur sur une large gamme de pH, ce qui n’est pas très commode pour les titrages.

Maintenant que nous avons une bonne compréhension des titrages, regardons certaines choses qui peuvent mal se passer. La première source potentielle de problèmes dans les expériences de titrage est le matériel. Une mauvaise utilisation de l’équipement peut entraîner des résultats incorrects. Une lecture de burette inexacte est un problème courant, et il existe de nombreuses raisons pour lesquelles cela peut arriver. Imaginez que vous deviez lire la valeur de cette burette. Où lit-on la bonne valeur ? Laquelle de ces réponses est-elle correcte ? La bonne réponse est celle du bas. Vous devez toujours lire la valeur au bas du ménisque.

D’autres astuces pour garantir une lecture précise de la burette sont de se débarrasser de toutes les bulles, de s’assurer de toujours connaître votre valeur de départ avant de lancer le titrage - généralement zéro, mais pas toujours – de ne jamais commencer à utiliser votre burette si le liquide est supérieur à zéro millilitre, et si vous avez rempli votre burette avec un entonnoir, de toujours le retirer avant de commencer l’expérience. En effet, l’extrémité de l’entonnoir peut déplacer une partie du liquide et modifier ainsi la lecture, ou l’entonnoir pourrait contenir des gouttes de liquide résiduelles.

Quels sont les autres risques potentiels concernant le matériel ? Si vous n’utilisez pas un volume précis de solution titrée dans votre fiole conique, cela peut également affecter vos résultats, tout comme un mauvais mélange. Si vous vous retrouvez avec des gouttelettes de titré collées sur le col de la fiole, elles auront été prises en compte dans la lecture de la burette, mais pas mélangées avec la solution titrée. Cela signifie que vos résultats ne seront pas exacts. Vous pouvez éviter ces gouttelettes en faisant attention à votre burette et en appliquant une bonne agitation à votre solution titrée.

Vous voulez également éviter les gouttelettes collées au bout de la burette. Si cela se produit, touchez-les délicatement sur le côté de la fiole conique et mélangez. Confondre les solutions est également une possibilité avec les titrages. Pour éviter cela, assurez-vous que tout est soigneusement étiqueté. Nous espérons que cela vous empêchera de mettre la mauvaise solution dans la mauvaise verrerie.

L’indicateur peut également être source de problèmes. Par exemple, vous avez peut-être choisi un indicateur pour lequel le changement de couleur est difficile à détecter. Un indicateur inapproprié ou tout simplement ne pas faire attention à votre expérience pourrait vous faire manquer le point d’équivalence. Lors des titrages, il existe également des risques liés à la sécurité. Mener ces expériences signifie utiliser des acides et des bases, dont beaucoup sont nocifs ou corrosifs, il faut donc être prudent. Vous devez toujours vous assurer que votre équipement est sécurisé avant de commencer votre expérience. Cela empêchera votre burette et tout votre matériel de basculer.

Vous devez également toujours remplir votre burette en toute sécurité. Cela signifie ne jamais remplir votre burette au-dessus du niveau des yeux. Pour ce faire, vous pouvez placer votre burette sur un tabouret ou sur le sol. Cela vous évitera d’éclabousser des produits chimiques potentiellement dangereux sur votre tête, votre visage ou vos yeux. Vous pouvez également utiliser un entonnoir pour remplir votre burette afin d’éviter les déversements. C’est très bien, mais rappelez-vous de retirer l’entonnoir avant de commencer l’expérience. Maintenant, voyons quelques questions.

Un étudiant veut utiliser le titrage pour déterminer la quantité d’acide nécessaire pour neutraliser un volume de base connu. Ils ont mis en place l’expérience comme indiqué. Au début de l’expérience, quelle solution introduire dans la fiole erlenmeyer et laquelle utiliser pour remplir la burette ?

Cette question concerne un titrage acide-base. Ce type d’expérience est utilisé pour déterminer une concentration inconnue. La solution qui remplit la burette s’appelle le titrant. Vous pouvez vous rappeler que le t à la fin du titrant pourrait représenter le sommet, ce qui signifie qu’il va en haut. Le titrant a une concentration connue, et on parle parfois de solution standard. La solution titrée se trouve dans la fiole erlenmeyer, parfois appelé fiole conique C’est la solution de concentration inconnue, parfois appelée analyte.

La question nous dit que nous avons un volume de base connu. Notre solution titrée de concentration inconnue doit avoir un volume connu précis. Donc, dans ce cas, la base est notre titré et devrait aller dans la fiole erlenmeyer. Cela signifie que l’acide devrait être versé dans la burette.

Alors, résumons. On sait que le titrant de concentration connue devrait aller dans la burette, tandis que la solution titrée de concentration inconnue va dans la fiole. Et il existe une gamme d’indicateurs que nous pouvons utiliser pour détecter le point d’équivalence. Enfin les clés d’un titrage réussi sont un dispositif soigné, une addition au goutte à goutte et beaucoup d’agitation.

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