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Chapitre 18 : Contrôle de la qualité par dosage I) Les différents types de dosa

Chapitre 18 : Contrôle de la qualité par dosage I) Les différents types de dosage par étalonnage Un dosage par étalonnage consiste à déterminer la concentration d'une espèce chimique en solution en comparant une grandeur physique (conductance, absorbance tension électrique) de la solution avec la même grandeur physique mesurée pour des solutions étalons (solution dont on connait avec précision la grandeur physique). On étudiera 2 types de dosage par étalonnage: - dosage conductimétrique - dosage spectrophotométrique 2) Dosage avec un conductimètre Le sérum physiologique est une solution de chlorure de sodium. Comment déterminer la concentration en chlorure de sodium dans le sérum physiologique sachant que l'on dispose de solution étalon de chlorure de sodium de concentration connue et d'un conductimètre? 1. On mesure la conductivité de chaque solution étalon : C x 10-2 (mol/L) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 S.m-1) 0 0.14 0.30 0.49 0.66 0.83 0.98 1.14 1.34 1.52 1.67 2. on trace la courbe représentation la conductivité σ (S.m-1) en fonction de la concentration C des solutions étalons. 3. on mesure la conductivité σ 1 de la solution de concentration C1 inconnue. Par exemple σ 1 = 1,4 S.m-1. 4. on détermine graphiquement (ou à l'aide de l'équation σ =17.C) l'abscisse C1 du point M d'ordonnée σ 1 .. C1 = 0,084 mol.L-1. Quelle est la relation entre la conductivité et la concentration ionique? Loi de Kohlrausch: la conductivité σ d'une solution ionique diluée est proportionnelle à la concentration molaire ionique C en soluté apporté: σ =k.C Unité légale: σ (S.m-1); k (S.m2.mol-1) ; C (mol.m-3). 3) Dosage par un spectrophotomètre Le Lugol (composition : eau iodée) est un antiseptique couramment utilisé. Pour déterminer la concentration en diiode de la solution de Lugol par spectrophotométrie procéder de la manière suivante: 1. déterminer l'absorbance de 6 solutions étalons de diiode de concentration connues (la mesure de l’absorbance A de chaque solution a été réalisée avec un spectrophotomètre UV visible réglé à la longueur d’onde  = 500 nm. Le spectrophotomètre utilisé admet une gamme de mesures pour l’absorbance de A0 = 0 à Amax = 2,00. Parmi les espèces chimiques présentes le diiode est la seule espèce qui absorbe à 500 nm). 2. tracer la courbe d’étalonnage A =f ([I2]) 3. mesurer l'absorbance de la solution de Lugol de concentration inconnue : A So = 1,00. 4. déterminer graphiquement (ou avec l'équation de la droite) la valeur de la concentration inconnue. Elle correspond à l'abscisse [I2]So du point M d'ordonnée A = 1,0 : [I2]So =4,0x10-3 mol.L-1. Quelle est la relation entre l'absorbance et la concentration du soluté qui colore la réaction? Loi de Beer Lambert : pour une longueur d'onde λ donnée, l'absorbance d'une solution colorée est proportionnelle à la concentration C de l'espèce colorante: A = k.C Unité: A (sans unité), C (mol.L-1), k (L.mol-1) II) Dosage par titrage direct Le dosage par titrage direct met en jeu une réaction chimique entre un réactif titrant et le réactif dont on veut déterminer la concentration (le réactif titré). Une réaction de titrage direct doit être rapide et totale. On distingue 3 types de dosage par titrage direct: - dosage pHmétrique - dosage conductimétrique - dosage colorimétrique Schéma de dosage 2) Equivalence d'un titrage Lorsque le réactif titrant versé et le réactif titré, présent dans l'erlenmeyer, sont en proportions stœchiométriques et ont entièrement réagit, on se trouve à l'équivalence du titrage. On peut déterminer la concentration de la solution à titrer: réaction de titrage (ou dosage) : a.A+b.B -> c.C +d.D À l'équivalence: b e équivalenc versé, n(B) a initiale n(A) b e équivalenc versé, n(B) max x 0 = max b.x - e équivalenc versé, n(B) a initiale n(A) max x 0 = max a.x - initiale n(A)    Exemple: on dose l'acide éthanoïque présent dans un vinaigre avec de l'hydroxyde de sodium. La réaction de dosage, rapide et totale, est: CH3COOH(aq) + Na+ (aq) + HO- (aq) = CH3COO- (aq) + H20(l) + Na+ (aq) A l'équivalence les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques on peut calculer la concentration en réactif à titrer: ) H 2 CO 3 CH ( V e équivalenc l' à versé ) HO ( V ]. HO [ ] H 2 CO 3 CH [ e équivalenc l' à versé ) HO ( V ]. HO [ ) H 2 CO 3 CH ( V ]. H 2 CO 3 CH [ 1 e équivalenc l' à versée ) HO ( n 1 initiale ) H 2 CO 3 CH ( n         III) Détermination expérimentale de l'équivalence 1) Titrage conductimétrique Au cours d'un dosage direct conductimétrique, la courbe σ =f(Vtitrant) présente 2 droites. Le point d'intersection de ces 2 droites est le point équivalent E (VE, σ E). Un titrage conductimétrique est utilisé dans le cas ou la concentration des espèces ioniques varient au cours du dosage. Exemple: on dose les ions chlorure présent dans le lait par les ions argent d'une solution de nitrate d'argent (Ag+ (aq) + NO3 – (aq)). On obtient une courbe σ =f(Vtitrant) similaire à celle obtenue sur la figure précédente. L'équation de dosage: Ag+ (aq) + NO3 – (aq)) + Cl– (aq) = AgCl(s) + NO3 – (aq) La conductivité de la solution est : 3 3 ( ). ( ). ( ). Cl Cl NO NO Ag Ag                          Avant l’équivalence : Les ions chlorures sont consommés, leur concentration diminue. La concentration en ions argent est quasi nulle. La concentration en ions nitrate augmente. A chaque fois qu’un ion chlorure réagit, un ion nitrate tombe dans le bécher. C’est comme ci un ion nitrate remplaçait un ion chlorure. Comme les ions chlorure ont une meilleure conductivité molaire ionique ( ) 3 NO ( λ ) Cl ( λ    , la conductivité diminue. On obtient une droite de pente négative. Après équivalence: Il n’y a plus d’ions chlorure. La concentration en ion argent et nitrate augmente. donc la conductivité augmente. On obtient une droite de pente positive. Le point d'intersection de ses 2 droites est le point équivalent E (VE, σ E) 2) Titrage pHmétrique Lors d'un dosage pHmétrique on observe une brusque variation de pH à l'équivalence. La dérivée de la courbe pH = f(Vtitrant) passe par un extremum. On réalise un titrage pHmétrique lorsque la réaction de dosage, rapide et totale, est une réaction acide-base. Pour déterminer le point équivalent E (Vtitrant,E, pHE), on utilise 2 méthodes. Méthode 1: méthode des tangentes. 1) tracer une première tangente à la courbe (un peu avant le saut de pH) 2) tracer une seconde tangente après le saut 3) tracer une perpendiculaire aux 2 tangentes 4) tracer une parallèle aux 2 tangentes passant par le milieu de la perpendiculaire 5) le point d'intersection de la parallèle et de la courbe correspond au point d'inflexion, donc au point équivalent E (Vtitrant,E, pHE), Méthode 2: tracer la courbe ) titrant V ( f titrant dV dpH  . L'extrémum de cette courbe correspond au point d'inflexion c'est à dire à l'équivalence. Cette courbe permet d'obtenir le volume versé à l'équivalence Vtitrant,E Remarque: le pHE est déterminé avec la courbe pH = f(Vtitrant). 3) dosage colorimétrique Cliquer sur l'animation dosage direct colorimétrique. Sur quel critère doit-on choisir un indicateur coloré pour effectuer un dosage direct colorimétrique? On peut repérer l'équivalence à l'aide d'un indicateur coloré. Un indicateur coloré est un couple acide base dont les 2 espèces n'ont pas la même teinte. Il est nécessaire que la zone de virage de l'indicateur coloré englobe le point équivalent pour que la détermination de l'équivalence soit la plus précise possible. Exemple: on effectue le dosage d'un acide par une base. Le pH à l'équivalence est 10. On utilisera comme indicateur coloré la phénolphtaléine car pour pH < 10 sa couleur est rose et pour pH > 10 la couleur est bleue. uploads/Finance/ ch-18-controle-qualite-dosage-pdf.pdf