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Analyse chimique volumétrique Par Prof. P.M. Shiundu African Virtual university

Analyse chimique volumétrique Par Prof. P.M. Shiundu African Virtual university Université Virtuelle Africaine Universidade Virtual Africana Chimie 3 Université Virtuelle Africaine 1 Note Ce document est publié sous une licence Creative Commons. http://en.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons Attribution http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ License (abréviation « cc-by »), Version 2.5. Université Virtuelle Africaine 2 I. Chimie 3, Analyse chimique volumétrique ________________________3 II. Prérequis / connaissances préalables nécessaires _ _________________3 III. Volume horaire / temps_ ______________________________________4 IV. Matériel didactique__________________________________________4 V. Justification / importance du module _ ___________________________5 VI. Contenu__________________________________________________6 6.1 Contour / Grandes lignes_ _________________________________6 6.2 Plan_ __________________________________________________6 6.3 Représentation graphique__________________________________8 VII. Objectifs généraux_ _________________________________________9 VIII. Objectifs spécifiques aux activités d’apprentissage_ _________________9 IX. Pré-évaluation_____________________________________________12 X. Concepts clés (glossaire)____________________________________17 XI. Lectures obligatoires_ _______________________________________19 XII. Ressources obligatoires_____________________________________21 XIII. Liens utiles_______________________________________________23 XIV. Activités d’enseignement et d’apprentissage_ _____________________30 XV. Synthèse du module_______________________________________142 XIV. Évaluation sommative______________________________________143 XVII. Références bibliographiques_ ________________________________146 XVIII. Auteur du module________________________________________147 Table des matières Université Virtuelle Africaine 3 I. Chimie 3, Analyse chimique volumétrique Prof. P.M. Shiundu, Université de Nairobi II. Connaissances préalables nécessaire Module 1 Introduction à la Chimie – Structure atomique et Réactions chimiques. Connaissances spécifiques nécessaires : * Molécules et Composés * Calcul de la composition centésimale. * La mole et son utilisation dans le cadre des calculs relatifs aux réactions chimiques. * Écriture d’équations balancées des réactions acido-basiques. * Méthodes d’écritures d’équations balancées. Modules 2 Introduction à la chimie générale — la cinétique chimique, la thermodynami- que et la chimie des solutions. Connaissances spécifiques nécessaires : * Distinction entre réactions réversibles et réactions irréversibles. * Calcul des constantes d’équilibre et de concentrations. * Reconnaissance et utilisation appropriée des unités de concentration. Université Virtuelle Africaine 4 III. Temps 120 heures (+20) Unité Sujet Nombre d’heures approximatif Unité I L’échantillonnage et l’analyse statistique des données 25 Heures Unité II Fondements de l’analyse chimique volumétrique, l’équilibre chimique, les réactions acido-basiques et les titrages 50 Heures Unité III Les réactions et titrages d’oxydoréduction 25 Heures Unité IV Les équilibres complexes et les titrages complexométriques 20 Heures IV. Matériels didactiques Afin de mener à bien les activités d’apprentissage de ce module vous aurez besoin d’une connexion à Internet afin d’accéder et/ou utiliser : - Le CD-ROM et l’internet : - L’instruction assistée par ordinateur (IAO); - Le contenu multimédia (y compris les vidéoconférences); - La librairie électronique et l’utilisation de base de données; - L’environnement d’apprentissage intégré; et - Les manuels et ouvrages de référence recommandés (comprenant du matériel d’apprentissage sur internet) Université Virtuelle Africaine 5 V. Jusitifaction et importance du module Les chimistes utilisent généralement des symboles normalisés et des équations pour consigner les résultats de leurs mesures et leurs observations. La plupart des données obtenues dans le cadre de la chimie sont qualitatives et/ou quan- titatives. Ce module est consacré aux outils et techniques d’analyse chimique quantitative. Les valeurs obtenues lors des analyses quantitatives sont toujours entachées d’erreur. Connaître la façon de déterminer cette incertitude est tout aussi important que de connaître le résultat final de l’analyse. Ceci s’explique par le fait que disposer de données peu précises équiavaut à n’avoir aucune information. Une unité de ce module traite des façons de minimiser les incertitudes dans les mesures quantitatives. D’autres techniques analytiques et les principes qui les sous-tendent sont étudiés dans ce module et comprennent le titrage. Le titrage est basé sur la mesure des concentrations de substances, qui donne au chimiste la possibilité d’entreprendre une étude quantitative des réactifs et des produits dans une réaction chimique. Cette étude est connue sous le nom de la stœchiométrie d’une réaction. Université Virtuelle Africaine 6 VI. Contenu 6.1 Grandes lignes Ce module porte sur des sujets qui sont fondamentaux en chimie analytique, la branche de la chimie qui traite des aspects qualitatifs et quantitatifs de l’analyse chimique. Dans ce module, nous examinons les aspects quantitatifs de réactions en solution aqueuse. Ces dimensions quantitatives sont parfois dénommées la stœ- chiométrie des solutions. L’accent sera mis sur l’analyse chimique volumétrique et plus particulièrement le titrage, qui est l’une des techniques pour l’étude de la stœchiométrie des solutions. Par le biais de titrage, les études quantitatives des réactions de neutralisation acido-basiques seront traitées. En outre, un examen des concepts de base de l’équilibre chimique et plus particulièrement des équilibres acido-basiques sera également fait. En prélude à l’ensemble des sujets évoqués, la notion de fiabilité des mesures quantitatives telles que les procédures d’échan- tillonnage, l’incertitude ainsi que le traitement statistique et la présentation des résultats expérimentaux sera discutée. 6.2 Plan Unité I : L’échantillonnage et l’analyse statistique des données (25 heures) — Des stratégies appropriées d’échantillonnage — Traitement statistique des données — Paramètres statistiques — Tests statistiques — Propagation des erreurs dans les calculs Université Virtuelle Africaine 7 Unité II : Principes fondamentaux de l’analyse chimique volumétrique, Équilibre chimique, et réactions acido-basiques et titrages (50 heures) — Introduction aux équilibres chimiques : types d’équilibres — Définition des acides et des bases de Brønsted — Équilibre acido-basique monoprotique — Distinction entre acide forts et base forte — Distinction entre acide faible et base faible — Analyse volumétrique et principes du titrage — Titrage acido-basique monoprotique — Équilibre acido-basique polyprotique et titrages Unité III : Les réactions d’oxydoréduction et titrages (25 Heures) — Définition des réactions d’oxydoréduction — Reconnaissance des équations d’oxydoréduction — Définition des agents oxydants et réducteurs (avec des exemples) — Identification des agents oxydants et réducteurs — Calculer le degré d’oxydation (règles) avec des exemples — Equilibrer les équations d’oxydation/de réduction — Titrages d’oxydation/de réduction Unité IV : Équilibres complexes et titrages complexométriques (20 Heures) — Concepts et terminologies dans les équilibres complexes — Équilibre d’une réaction étape par étape et applications — Titrages complexométriques et les calculs connexes (voir Module 11) Université Virtuelle Africaine 8 6.3 Organisation graphique Analyse Chimique Volumétrique Titrages Acido- basiques Titrages Complexes Titrage d’oxydoréduction Équilibre chimique Analyse Statistique Échantillonage Université Virtuelle Africaine 9 VII. Objectifs généraux L’objectif global de ce cours est d’initier l’étudiant aux concepts fondamentaux de la chimie analytique avec un accent particulier sur l’analyse chimique volu- métrique. Le module est conçu pour familiariser l’étudiant avec les principes qui sous-tendent la réactivité chimique des différents types de réactions chimiques. Les théories, les concepts de l’analyse volumétrique et les mesures de données en chimie analytique sont étudiés. Un accent particulier est mis sur l’application des principes de base des équilibres chimiques aux réactions acido-basiques, les réactions de précipitation, les réactions d’oxydoréduction (transfert d’électrons), et les réactions d’ions complexes. Nous allons étudier plus en détail les aspects quantitatifs des titrages acido-basiques. VIII. Objectifs spécifiques d’apprentissage (Objectifs d’enseignement) Unité I : L’échantillonnage et l’analyse statistique des données À la fin de cette unité, l’élève devrait être capable de : — Définir et utiliser le concept d’échantillonnage pour l’analyse chimique quantitative. — Définir et distinguer les différents types d’erreurs rencontrées dans les mesures quantitatives expérimentales. — Expliquer la différence entre exactitude et précision. — Effectuer une analyse statistique de base de données expérimentale in- cluant des statistiques descriptives. Unité II : Principes fondamentaux de l’analyse chimique volumétrique, Équilibre chimique, réactions acido-basiques et titrages À la fin de cette unité, l’élève devrait être capable de : — Reconnaître les acides et les bases en utilisant les concepts d’acides et des bases.de Brønsted-Lowry et de Lewis. — Utiliser les théories d’acide-base pour faire la distinction entre acide fort et faible ainsi que base forte et faible. — Utiliser le concept d’équilibres d’acide diprotique ou polyprotiques et faire les calculs reliés. — Expliquer les concepts de base des équilibres acido-basiques et effectuer les calculs associés. — Appliquer les principes généraux de l’équilibre chimique aux précipi- tations, aux réactions acido-basiques et de complexation, ainsi qu’aux titrages. Université Virtuelle Africaine 10 — Définir et appliquer les principes et les étapes nécessaires aux équilibres acido-basiques et aux équilibres de solubilité — Évaluer le pH au cours des titrages acido-basiques. Unité III : Les réactions d’oxydoréduction et titrages À la fin de cette unité, l’élève devrait être capable de : — Définir et décrire le concept de réactions d’oxydoréduction, avec des exemples. — Écrire et équilibrer des équations des réactions d’oxydoréduction. — Réaliser des expériences de titrage d’oxydoréduction et les calculs asso- ciés. Unité IV : Équilibres complexes et titrages complexométriques À la fin de l’unité, l’étudiant sera capable de : — Définir et comprendre l’utilisation de la terminologie pertinente dans les équilibres d’ions complexes. — Décrire et expliquer les principes fondamentaux des équilibres complexes et des réactions d’équilibre étapes par étapes. — Appliquer les principes de l’équilibre chimique aux titrages complexo- métriques. — Réaliser des titrages complexométriques et les calculs connexes. Unité Objectif (s) d’apprentissage UNITÉ I : L’échantillonna- ge et l’analyse statisti- que des données - Expliquer la notion de l’échantillonnage en tant que partie intégrante d’analyse de méthodes analytiques. - Identifier et décrire les sources d’erreur d’échantillonnage. - Posséder une connaissance de quelques principes de base impor- tants de l’analyse d’erreur. - Identifier et discuter des différents types et sources d’erreurs expérimentales. - Expliquer et utiliser la notion de chiffres significatifs. - Définir et établir une distinction entre l’erreur absolue et l’erreur relative; erreur aléatoire et uploads/Litterature/ analyse-chimique-volumetrique-cours-liens-pdf.pdf