titrage de
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1. 95 valuer une incertitude type de type B utiliser une formule fournie de composition des incertitudes Comparer les incertitudes associ es chaque type d erreur Pr senter un r sultat par une valeur et son incertitude associ e Mesurer un volume avec la verrerie de pr cision adapt e Mesurer une masse Mesurer un potentiel de solution par potentiom trie intensit nulle Mesurer un pH Mesurer une conductance ou une conductivit Identifier et exploiter la r action support de titrage D finir et rep rer l quivalence d un titrage Recenser les esp ces pr sentes et leur volution dans le milieu au cours d un titrage Justifier l allure d une courbe de suivi de titrage en potentiom trie Justifier l allure d une courbe de suivi de titrage en pH m trie Justifier l allure d une courbe de suivi de titrage en conductim trie Choisir ou justifier l utilisation d un indicateur color de fin de titrage Exploiter une courbe de titrage pour d terminer une valeur exp rimentale d une constante thermodynamique Exploiter un titrage pour en d duire la quantit ou le titre d une esp ce dos e Note Page 8 sur 82. incolore 0 76 orthoph nantroline ferreuse bleu p le rouge 1 06 b Titrage 2 suivi par colorim trie d termination de C L objectif de ce titrage est de d terminer rapidement et pr cis ment la valeur de la concentration C3 m Remplir la burette de solution titrante et ajuster le z ro a Pr lever pr cis ment Vo 30 0 mL de la solution de sel de Mohr et les introduire dans un becher Ajouter deux gouttes de solution d orthoph nantroline ferreuse Placer un barreau aimant et disposer le b cher sur un agitateur magn tique m Ajouter progressivement le r actif titrant On pourra tre rapide au d but puis ralentir lorsqu un changement de couleur semble s amorcer Le virage de l indicateur doit tre d termin le plus pr cis ment possible m R cup rer le barreau d agitation l aide d une tige aimant e puis verser le contenu du becher dans le bidon de r cup ration pr vu Rincer le b cher l eau distill e Questions 1 Donner la valeur de Vp associ e de son incertitude estim e 2 En d duire la valeur de C avec son incertitude Il Deuxi me exemple mesure du degr ac tique d un vinaigre Objectif Le vinaigre est une solution aqueuse contenant essentiellement de l acide ac tique acide thano que CH COOH dissous ainsi que de nombreux autres solut s en concentration beaucoup plus faible la composition exacte d pendant du mode d obtention vinaigre de cidre de vin ro
3. TP n 15 Titrages I G n ralit s sur les titrages Un titrage est une m thode particuli re de dosage d une solution aqueuse Le but du dosage d un constituant A dans une solution est de d terminer la concentration de la solution en A ou plus g n ralement la quantit de mati re de A pr sente dans un pr l vement Le titrage d un constituant A dans une solution est une m thode de dosage de A bas e sur l introduction d un volume connu d un r actif B dans le but de le faire r agir avec A Mode op ratoire commun tous les titrages 1 Au moyen d une pipette jaug e munie d une poire propipette pr lever avec grande pr cision un volume W de solution doser Le placer dans un b cher tr s propre en g n ral forme haute s il y a des lectrodes ou la cellule de conductim trie introduire 2 Introduire un barreau aimant dans le b cher 3 En fonction de la m thode de suivi utilis e placer les lectrodes appropri es ou la cellule de conductim trie ou quelques gouttes d indicateur color 4 Remplir la burette gradu e de r actif titrant en la pla ant au dessus d un b cher poubelle Ajuster le z ro avec pr cision 5 Proc der au dosage sous agitation permanente en ajoutant progressivement le r actif titrant volume V variable burette gradu e Rappel S il est n cessaire de prendre des points tr s resserr s au voisinage de l quival
4. e par rapport ESH on rappelle E ef 0 24 V pour PECS Utiliser la fonction d river pour d terminer avec pr cision le volume de fin de r action approximation exp rimentale de Vg1 Sur papier millim tr on peut utiliser la m thode dite des tangentes parall les pour estimer Vg1 Pr senter le r sultat de V4 avec son incertitude estim e En d duire la valeur de la concentration C4 recherch e Pr senter le r sultat associ de son incertitude en expliquant vos calculs Faire un tableau d avancement pour la r action support de titrage en fonction du volume V de titrant vers En d duire l allure des courbes d volution des quantit s de mati re au cours du titrage D apr s la question pr c dente et le diagramme de pr dominance expliquer l allure de la courbe E f V obtenue En quels points de ce graphe peut on mesurer E et E qui sont les potentiels standard des couples Fe Fe2 et Ce Ce t respectivement Indiquer les valeurs trouv es associ es de leur incertitude Calculer la valeur de la constante d quilibre K de la r action de titrage partir de E et E 3 Conclure Page 3 sur 8 7 D apr s le tableau ci dessous et vos observations justifier le choix de l orthoph nantroline ferreuse comme indicateur color pour ce titrage Indicateur Couleur Ox Couleur Red E 0x Red bleu de m thyl ne bleu p le incolore 0 52 diph nylamine violet
5. edox l orthoph nantroline ferreuse S curit Les ions Ce sont des oxydants puissants Ils sont donc corrosifs pour la peau et surtout les yeux Le port des lunettes de s curit est obligatoire durant tout le titrage Titrage 1 suivi par potentiom trie d termination de C Remplir la burette de solution titrante et ajuster le z ro Pr lever pr cis ment Vo 30 0 mL de la solution de sel de Mohr et les introduire dans un b cher forme haute Ajouter deux gouttes de solution d orthoph nantroline ferreuse Placer un barreau aimant Disposer le b cher sur un agitateur magn tique Construire la pile n cessaire au suivi du titrage par potentiom trie Ajouter progressivement le r actif titrant millilitre par millilitre en relevant la f m de la pile apr s chaque ajout Resserrer les mesures au voisinage de la valeur de V c est dire lorsqu un saut de potentiel semble s amorcer Noter la couleur de l indicateur color tout au long du titrage ce qui permettra de pr parer son utilisation lors du deuxi me titrage Continuer l ajout jusqu environ 2 5V R cup rer le barreau d agitation l aide d une tige aimant e puis verser le contenu du becher dans le bidon de r cup ration Rincer le becher l eau distill e ainsi que les lectrodes et les ranger Questions 1 2 3 4 5 6 Tracer la courbe E f V o E est le potentiel mesur pour votre solution aqueus
6. ence saut de potentiel ou de pH affiner virage d un indicateur rep rer la goutte pr s on a besoin de conna tre l ordre de grandeur du volume l quivalence il peut tre alors n cessaire de r aliser un premier dosage rapide becher forme haute agitateur magnEtique La r action chimique qui se produit lorsqu on verse le r actif titrant dans la solution doser s appelle la r action support de titrage Page 1 sur 8 Pour donner lieu un titrage pr cis la r action de titrage est id alement quasi totale c est dire que sa constante d quilibre est tr s grande devant 1 K gt 10 est un bon ordre d id e en g n ral _quasi instantan e On appelle quivalence du dosage le point o le volume de r actif titrant vers est tel que les r actifs ont t introduits dans les proportions st chiom triques de la r action support de titrage Soient A le constituant doser no sa quantit d terminer ou Co la concentration d terminer et Vo le volume pr lev Soient B le r actif titrant C sa concentration Si la r action de titrage s crit SaA SRB gt produits alors le volume V Vp de r actif titrant vers l quivalence ou volume quivalent est tel que par d finition no CVe SA SB ou encore SA E SB Le titrage repose donc sur la d termination de V la plus pr cise po
7. er Lambert en spectrophotom trie de Kohlrausch en conductim trie Il n y a pas de limite pr cise ce qu on appelle une solution trop concentr e Cela d pend de la nature des esp ces concern es de leur dangerosit des carts l id alit qu elles engendrent Le plus souvent une concentration d passant 1 mol L est trop lev e au voisinage de 0 1 mol L 1 acceptable au voisinage de 0 01 mol L_1 pr f rable Il ne faut pas non plus travailler avec des solutions trop dilu es car la sensibilit aux impuret s devient trop grande Travail r aliser et questions Q Proposer un protocole pour doser le vinaigre par titrage crire la r action support de titrage d finir l quivalence a Faire un tableau d avancement pour la r action de titrage avant et apr s l quivalence et en d duire l allure des courbes d volution des quantit s de mati re pendant le titrage m Tracer le diagramme de pr dominance de l acide ac tique selon le pH Pr voir lallure des courbes pH m triques et conductim triques attendues lors du titrage m En utilisant l indication figurant sur la bouteille et la concentration de la solution titrante d terminer la masse de vinaigre pr lever pour obtenir une descente de burette convenable Q R aliser le titrage tracer sur ordinateur vos courbes pH m triques et conductim triques et les exploiter pour obtenir une valeur exp rimentale pour V et
8. eut alors utiliser l expression q H approch e pH log NS b Le pH m tre Constitution Le pH m tre est un voltm tre mesurant la diff rence de potentiel entre deux lectrodes une lectrode de r f rence en g n ral l lectrode au calomel satur e l lectrode de verre qui est reconnaissable par son extr mit arrondie en verre qui est la partie active de l lectrode Remarque Pour un usage plus pratique il est fr quent que ces deux lectrodes soient rapproch es et rassembl es en une sonde unique Cela a en plus l avantage de les prot ger dans un manchon On parle alors d lectrodes combin es Il ne faut pas oublier que m me peu visibles il y a bien toujours deux lectrodes pour mesurer un pH La ddp mesur e est li e la polarisation de la fine membrane de verre partie active en pr sence des ions H oy selon une relation affine U a bpH Les constantes a et b d pendent de la temp rature de la nature et de l tat des lectrodes On les d termine lors de la proc dure d talonnage du pH m tre Comme il y a deux constantes d terminer il faut deux solutions tampon de pH connu etinvariant pour cela or snra HAN La ST i partie active ELECTRODE DE VERRE ELECTRODE DE REFERENCE ECS Page 6 sur 8 Mode d emploi 1 Retirer le capuchon rempli d eau distill e de l lectrode de verre sert maintenir l hydratatio
9. n de la membrane de verre quand l lectrode n est pas utilis e et le capuchon rempli de solution satur e de KCI de l ECS Rincer l eau distill e et s cher d licatement les lectrodes renouveler chaque fois que l on passe les lectrodes d une solution une autre talonner le pH m tre d abord avec la solution tampon de pH 7 0 standardisation puis avec la solution tampon de pH voisin de la zone autour de laquelle on souhaite avoir les mesures les plus pr cises Introduire les lectrodes dans le becher de mesure forme haute en faisant attention ce que le barreau aimant ne les heurte pas notamment l lectrode de verre la plus fragile Apr s le dosage rincer et s cher les lectrodes et replacer d licatement les capuchons Pr cision de la mesure Les pH m tres utilis s en TP donnent lorsqu ils sont correctement talonn s une pr cision de l ordre de pH 0 05 unit s de pH lors d une mesure unique Par cons quent le pH est habituellement toujours donn avec 1 chiffre apr s la virgule Notons que le pH tant une chelle logarithmique de la concentration en HS la d termination de Ho par le calcul de 10 PH ne permet pas d obtenir la concentration mieux de 10 pr s partir d une mesure exp rimentale de pH La pH m trie comme la potentiom trie n est pas une m thode pr cise de d termination des concentrations Dans le cas d un titrage les sources de
10. ssible afin 3 CV d en d duire Co par Co x SB Vo Pour acc der Vz il existe diff rentes m thodes utilisation d un indicateur color qui vire la fin de la r action de dosage la pH m trie la conductim trie la potentiom trie Incertitude du titrage Comme tout r sultat exp rimental la concentration Co ainsi d termin e est soumise des facteurs de variabilit s L incertitude d un titrage peut tre estim e de deux mani res par une tude statistique bas e sur l ensemble des r sultats de tous les bin mes d une classe incertitude de type A par une valuation par chaque bin me de l incertitude de chacune des mesures intervenant dans le titrage et en combinant ces incertitudes par une formule de propagation incertitude de type B La valeur de Co tant calcul e partir de la concentration C du titrant du volume Vo de solution Do D Cv i pr lev e et de la valeur de Vp estim e par la formule Co 2x P on admet qu on peut utiliser la 0 a formule de propagation des incertitudes suivante Vo C Vo V VE Page 2 sur 8 Premier exemple titrage de Fe par Ce On dispose a de deux solutions titrer de sel de Mohr Fe S0 NH gt de concentrations inconnues d terminer que l on notera C4 et Cz d une solution titrante de sulfate c rique Ce SO de concentration C 0 050 mol L 1 d un indicateur color r
11. uge de vin blanc d alcool La teneur en acide ac tique thano que d un vinaigre figure sur la bouteille sous forme d une valeur exprim e en degr s Il s agit en fait de la teneur massique en CH COOH Ainsi un vinaigre 5 contient 5 g de CHCOOH dans 100 g de vinaigre Cette valeur est g n ralement exprim e sur la bouteille avec un seul chiffre significatif ce qui correspond en principe une incertitude de 0 5 g soit 10 pour un vinaigre 5 Votre objectif est de d terminer le degr ac tique d un ts vinaigre commercial afin de v rifier la valeur figurant sur la d bouteille et de la conna tre avec une meilleure pr cision S curit On rappelle que les solutions d acides et de bases sont corrosives On utilisera obligatoirement des lunettes de s curit pendant toute la s ance Page 4 sur 8 N cessit de dilution Les titrages ne doivent pas tre r alis s avec des solutions trop concentr es pour diff rentes raisons en raison du caract re corrosif mentionn ci dessus et donc de risques pour la sant en cas de contact avec les yeux la peau ou par inhalation de vapeurs en raison du fait que l activit des diff rents solut s n est plus assimilable la concentration aux concentrations trop fortes ce qui rend difficiles l exploitation de certaines mesures en raison de la non lin arit entre certaines grandeurs physiques et la concentration lois de Be
12. une valuation type B de son incertitude type m Donner l expression litt rale du degr ac tique du vinaigre partir de Vg et des autres grandeurs n cessaires faire l application num rique et l assortir d une valuation type B de l incertitude avec la formule de propagation des incertitudes Q partir des r sultats de tous les bin mes du groupe et en supposant l absence de biais donner la meilleure valeur possible du degr ac tique du vinaigre et l assortir d une valuation type A de l incertitude largie avec un intervalle de confiance de 95 Comparer avec votre pr c dent r sultat et son incertitude type m En se pla ant en un point particulier du titrage d terminer graphiquement le pKa du couple CH3COOH CH CO0O0O7 Q Proposer un indicateur color acido basique qui pourrait convenir pour r aliser rapidement le titrage du vinaigre Les donn es concernant les indicateurs acido basiques les plus courants sont rassembl es dans le tableau suivant Nom er pH zone de virage PKa H liantine rouge jaune orang 3 1 4 4 3 7 Rouge de m thyle rouge jaune 4 2 6 2 5 1 Bleu de bromothymol jaune bleu 6 0 7 6 7 1 Ph nolphtal ine incolore rose 8 0 9 9 9 6 Page 5 sur 8 ANNEXE Rappels sur le pH et sa mesure a Le pH Par d finition H loga j G H i j Hho sia r Lorsque les solutions sont suffisamment dilu es afn on p
13. variabilit entre les diff rents points est moindre il y a une composante d erreur syst matique due notamment l talonnage constante Des carts de quelques centi mes d unit de pH entre deux points ont donc une signification exp rimentale On conserve donc habituellement 2 chiffres apr s la virgule quand on rel ve le pH lors d un titrage Page 7 sur 8 NOM Grille d valuation TP n 15 Comp tences g n rales Analyser Proposer une strat gie pour r aliser un dosage et proposer un mod le associ r action support de titrage Justifier ou concevoir un protocole de titrage valuer l ordre de grandeur d un ph nom ne et de ses variations R aliser Mettre en uvre un protocole de titrage Utiliser ventuellement avec notice un mat riel de mesure Effectuer des repr sentations graphiques partir de donn es exp rimentales Valider Exploiter des observations des mesures en identifiant les sources d erreurs et en estimant les incertitudes Proposer des am liorations de la d marche ou du mod le Communiquer Pr senter les tapes de son travail l oral Utiliser un vocabulaire scientifique adapt S appuyer sur des sch mas des graphes Capacit s sp cifiques Conna tre la notion d incertitude type valuer une incertitude type de type A valuer une incertitude largie de type A associ e un intervalle de confiance
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