|
Le but d'un dosage est de rechercher
la concentration d'un soluté dont la composition est connue.
On peut distinguer deux types de dosage:
- Le titrage qui utilise les relations
stoechiométriques entre le composé dosé et
celui qui lui est rajouté.
- Le dosage spectrophotométrique
qui utilise la capacité qu'ont certains composés à
absorber un rayonnement.
Titrage
Lors d'un titrage, on va utiliser une
réaction chimique pour déterminer la concentration
d'une espèce (A) en solution. La réaction utilisée
pour un titrage doit être:
- Rapide.
- Totale: le réactif limitant est toujours entièrement
consommé.
- La transformation
présente une caractéristique physique facilement mesurable
et variant au cours du dosage.
Pour titrer une espèce (A) dans
une solution, on commence par prélever un volume connu de
la solution dans un bécher. On additionne alors graduellement
une solution contenant une espèce chimique (B) qui va réagir
avec l'espèce à titrer. On suit la réaction
au fur et à mesure de l'adjonction. Au début du titrage,
à chaque adjonction, le réactif B est consommé
et la quantité de A diminue (B est le réactif limitant).
Pour une certaine quantité de
réactif B ajouté, ils seront tous les deux consommés
(la réaction est stoechiométrique). Si on continue
l'adjonction, A aura entièrement disparu et il n'y aura plus
que B dont la concentration augmentera au fur et à mesure
de l'adjonction. A sera devenu le réactif limitant.
Le changement de réactif limitant définit l'équivalence.
A partir
d'un tableau d'avancement, on peut donc déterminer le moment
de ce changement.
a (inconnu) et b représentent
les quantités de matière des espèces A respectivement
B présentes lors du titrage.
|
Equation chimique |
NaOH + HCl " NaCl + H2O |
|
Etat du système |
Avancement |
Quantités de matière |
|
Etat initial
|
0
|
a mol
|
0
|
0
|
0
|
|
Avant l'équivalence
|
a>b1 |
a-b1>0
|
b1 |
b1 |
b1 |
|
A l'équivalence |
a=bE |
a-bE=0
|
bE |
bE |
bE |
|
Etat final
|
a<bf |
0
|
bf |
bf |
bf |
A partir de ce tableau on obtient l'inconnu a grâce
à bE qui correspond
à la quantité de réactif ajoutée à
l'équivalence. On peut donc, connaissant le volume initial
prélevé, calculer la concentration de la solution
A. Pour qu'un titrage soit possible, il faut que les espèces
chimiques mises en présence lors de la réaction possèdent
une caractéristique qui change au moment de l'équivalence.
Cette caractéristique peut être la couleur de la solution
dans le bécher, le pH, la conductivité
...
Conductivité:
La conductivité électrique (μS) des solutions
se mesure à l'aide d'un appareil appelé conductimètre
qui permet de déterminer la capacité d'une solution
à conduire du courant. Cette conductivité dépend
de la nature et de la quantité des ions présents en
solution. Lorsqu'on veut doser une solution contenant des ions,
on va rajouter un autre ion qui va réagir avec celui que
l'on aimerait doser. L'équivalence correspondra au moment
où les deux ions sont en quantité égale (équivalence),
autrement dit, au moment où le courant passera le moins bien,
faute de transporteurs d'électrons. Exemple lors du dosage
de 160 ml d'une solution d'acide chlorhydrique par du NaOH 0.1 M,
on obtient la courbe ci-dessous:

Spectrophotométrie
Les spectrophotomètres sont des instruments qui mesurent
la quantité de lumière absorbée à une
longueur d'onde donnée par les molécules en solution.
Cette quantité de lumière absorbée appelée
"absorbance" (A) par une substance S suit la loi de Beer-Lambert:
A = ε . [S] . L
L étant la longueur de la solution traversée par
la lumière (généralement égale à
1 cm), ε le coefficient d'extinction molaire qui caractérise
la substance étudiée et [S] la concentration de la
substance. Cette loi est exacte seulement pour les solutions diluées;
des déviations par rapport à la loi surviennent dans
les solutions concentrées à cause des interactions
entre les molécules de soluté, dissoutes dans le solvant.
On constate donc que l'absorbance est proportionnelle à
la concentration de la substance, par conséquent il suffira
de faire une droite d'étalonnage de l'absorbance en fonction
de la concentration pour pouvoir déterminer par la suite
des concentrations inconnues. Dans l'exemple ci-dessous, on
a effectué une droite d'étalonnage avec une gamme
de concentration de solutions de chlorure de cobalt à une
longueur d'onde d'absorption de 510 nm. L'appareil nous mesure un
% de rayonnement transmis.

|