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Chimie en solution & électrochimie en solution Filière : SCIENCES DE LA MATIERE

Chimie en solution & électrochimie en solution Filière : SCIENCES DE LA MATIERE CHIMIE Semestre : S6 Compte Rendu De Travaux Pratique Réalisé par : Ilyas Jabry Sous la Direction De: Professeur Kacem El KACEMI 1 Introduction : Définitions : L’alcalinité d’une eau se définit comme sa capacité à réagir avec un acide. L’alcalinité est due principalement à la présence des ions carbonates, hydrogénocarbonates (ou bicarbonates) et hydroxydes. La mesure de l’alcalinité totale est augmentée par des apports d’origine urbaine (phosphates, ammoniac, matières organiques) ou industrielle (apport de produits basiques ou acides). Le titre alcalimétrique (T .A) : correspond à la neutralisation des ions hydroxydes (OH-) et à la transformation des ions carbonates (CO3 2-) en hydrogénocarbonates (HCO3 2-) par un acide fort. Le titre alcalimétrique complet (TAC) : correspond à la neutralisation par acide fort des ions hydroxydes, carbonates et hydrogénocarbonates. Diagramme de prédominance : Domaines de predominance de differentes espèces en function de pH du milieu: pKA1=6,4 pKA2=10,3 Le premier dosage (en présence de phénolphtaléine) permet d’accéder à la concentration en ions carbonate et en ions hydroxyde de l’eau. Le second dosage (en présence de l’Hélianthine « méthylorange ») nous permet d’accéder à la concentration totale en ces trois ions. 2 Partie expérimentale : 1. But : Le but de cette manipulation est de déterminer l’alcalinité de l’eau à partir des dosages des ions carbonates, hydrocarbonates et hydroxyde par un acide fort. Les réactions du dosage sont : OH- + H+ → H2O (1) CO3 2- + H+→ HCO3 - (2) HCO3 - + H+→ CO2 + H2O (3) 2. Principe : L’échantillon est titré à l’aide d’une solution d’acide fort (de titre connu) en présence d’indicateurs colorés de pH spécifiques (Phénolphtaléine, Méthylorange) de points de virage de 8,3 et 4,5. Les points de virage, qui sont les points d’équivalence sélectionnés pour les déterminations de trois composants principaux : hydrogénocarbonate (HCO3 2-), carbonate (CO3 2-) et hydroxyde (OH-). 3. Dosage : Les échantillons sont traités de la même façon que les solutions étalons.  Schéma représentant le mode opératoire du dosage. 3 Calculs et Expressions des Résultats : 1.Calculs : Calcul Alcalinité composite TA : TA = C(HCl)×V 1×1000 V TA : est la capacité à réagir avec les ions hydrogènes, exprimée en méq/L, d’alcalinité composite titrée à pH 8,3 correspondant au virage de la phénolphtaléine. C(HCl) : est la concentration, exprimée en moles par litre, de la solution d’acide chlorhydrique. V1 : est le volume, en millimètres, de la solution d’acide chlorhydrique consommée pour atteindre un pH de 8,3. V est le volume, en millimètres, de la prise d’essai (100ml). Calcul de l’Alcalinité totale : TAC = C(HCl)×V 2×1000 V TAC : est la capacité à réagir avec les ions hydrogènes, exprimée en méq/L, d’alcalinité totale titrable à pH 4,5 correspondant au virage de l’hélianthine. C(HCl) : est la concentration, exprimée en moles par litre, de la solution d’acide chlorhydrique V2 : est le volume (en millilitres) de la solution d’acide chlorhydrique consommée pour atteindre un pH de 4,5 V est le volume (en millilitres) de la prise d’essai (100 ml). Ion HCO3 - CO3 2- OH- 4 méq/l mg/l méq/l mg/l méq/l mg/l TA = 0 TAC 61.02 TAC 0 0 0 0 TA<TAC/2 TAC-2TA 61.02 (TAC-2TA) 2TA 60.02 TA 0 0 TA=TAC/2 0 0 TAC 30.01 TAC 0 0 TA>TAC/2 0 0 2(TAC-TA) 60.02 (TAC-TA) 2TA – TAC (2TA – TAC) x 17 TA=TAC 0 0 0 0 TAC 17 TAC Détermination Des concentrations en CO3 2- , HCO3 - et OH - : Tableau 1 : 2.Résultat du dosage : Échantillon d’eau pH initial V1 (ml) V2 (ml) N° 1 8,43 0.20 3.44 N° 2 7.94 aucune coloration rose ne se développe après ajout de la phénolphtaléine 2.44 Tableau 2 : NB : la prise d’essai est de 100 ml. Réactif : HCl (0.10 N) 3.Réponse 5 1°/ Confirmation des résultats donnés dans le tableau 1 : TA = [OH-] + 1 2 [CO3 2-] TAC = [OH-] + [CO3 2-] + [HCO3 -] Dans le domaine de 6,4<pH<10,3 nous avons juste la présence des ions HCO3 - seuls alors : TA= 0 TAC= [HCO3 -] en (méq/L) À pH = 10,3 nous avons la présence des ions CO3 2- et HCO3 - ; TA< TAC 2 alors : TA = 1 2 [CO3 2-] en (méq/L) TAC = [CO3 2-] + [HCO3 -] Alors : [HCO3 -]=TAC-[CO3 2-] en (méq/L) À pH>10,3 nous avons juste la présence des ions CO3 2- seuls alors : TA= 1 2 [CO3 2-] TAC= [CO3 2-] en (méq/L) Donc : TA = TAC/2 Pour la concentration de l’ion OH- ; TA>TAC × 1 2 nous avons : TAC-TA = 1 2 [CO3 2-] en (méq/L) TA= [OH-] + 1 2 [CO3 2-] TA= [OH-] + 1 2 [2(TAC-TA)]= [OH-]+ TAC-TA en (méq/L) À pH<6,4 nous avons l’absence des ions CO3 2- et HCO3 - alors : [HCO3 -] = TAC [CO3 2-] = 2TA [HCO3 -] = TAC-2TA [CO3 2-] = 2TA = TAC [CO3 2-] = 2(TAC-TA) [OH-] = 2TA-TAC 6 TA= [OH-] TAC= [OH-] Si on exprime les concentrations en mg/L : • [CO3 2-] = 2TA (méq/L) = 2 × M(CO3) × 1 2 × TA = 60,02 × TA (mg/L) • [CO3 2-] = TAC (méq/L) = TAC × M(CO3) × 1 2 = TAC × 30,01 (mg/L) • [CO3 2-] = 2(TAC-TA) (méq/L) = 2(TAC-TA) × M(CO3) × 1 2 = (TAC-TA) × 60,01(mg/L) • [HCO3 -] = TAC (méq/L) = M(HCO3) × TAC = 61,02 × TAC (mg/L) • [HCO3 -] = TAC-2T (méq/L) = M(HCO3) × (TAC-2TA) = 61,02 × (TAC-TA) (mg/L) • [OH-] = 2TA-TAC (méq/L) = M(OH) × (2TA-TAC) = 17 × (2TA-TAC) (mg/L) • [OH-] = TAC (méq/L) = M(OH) × TAC =17 × TAC (mg/L) 2°/ Pour chaque échantillon : a- Interprétation des résultats du dosage Pour l’échantillon N°1: La décoloration de la phénolphtaléine se produit donc il y a la réaction (2) et après il existe le virage du méthylorange donc il y aura la réaction (3). Pour l’échantillon N°1: La décoloration du méthylorange se produit donc il y aura juste la réaction (3). Calculer TA et TAC TA = C(HCl) x V1 x 1000 / V (méq/L) TAC = C(HCl) x V2 x1000 / V (méq/L) Pour l’échantillon N°1: TA = 0,10 × 0,20 × 1000/100 = 0,2 méq/L TA = TAC 7 TAC = 0,10 × 3,44 ×1000/100 = 3,44 méq/L Pour l’échantillon N°2: TA = 0 TAC = 0,10 × 2,44 ×1000/100 = 2,44 méq/L b- Calcule les concentrations en CO3 2- , HCO3 - et OH - en méq/L et mg/L Pour l’échantillon N°1, TA<TAC/2: • [CO3 2-] = 2TA = 2 × 0,2 = 0,4 méq/L • [HCO3 -] = TAC-2TA = 3,44 – 2 × 0,2 = 3,04 méq/L • [OH-] = 0 méq/L En mg/L : • [CO3 2-] = 2 × M(CO3)/2 × TA = 30,01 × 0,4 = 12,004 mg/L • [HCO3 -] = M(HCO3) × (TAC-2TA) = 61,02 × 3,04 = 185,50 mg/L • [OH-] = 0 mg/L Pour l’échantillon N°2, TA = 0: • [CO3 2-] = [OH-] = 0 méq/L • [HCO3 -] = TAC = 2,44 méq/L En mg/L : • [CO3 2-] = [OH-] = 0 mg/L • [HCO3 -] = M(HCO3) × TAC = 61,02 × 2,44 = 148,88 mg/L c- Réactions du dosage En présence de phénophtaléine (PH = 8.3), par dosage par une solution d'un acide fort HCL, on va donc avoir : CO3 2- + H+ HCO3 - HCO3 - + H+ CO3 + H2O En présence de méthyle orange, on aura les réactions suivantes : 8 HCO3 - + H+ CO3 + H2O 9 uploads/Industriel/ nothing-to-do.pdf