Dosage
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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           +       H2
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.

 


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