le dosage

Chimie C : Effectuer des contrôles de qualité.
Chimie 3 : Effectuer des contrôles de qualité
L'analyse quantitative chimique a pour but de déterminer les masses (donc les quantités de matière) des
constituants d'un échantillon de substance par méthode chimique ou physico-chimique.
Effectuer un dosage d’une espèce chimique M présente dans un mélange, c’est déterminer
la concentration apportée CM de M dans le mélange.
Il existe deux types de dosage : dosage par étalonnage et le dosage volumétrique.
I. Dosage par étalonnage
Un dosage par étalonnage est une méthode physique de détermination de la concentration CMo
apportée d’une espèce chimique M dissoute dans un mélange, par utilisation d’une courbe d’étalonnage
XM = f (CM) , donnant les variations d’une grandeur physique XM ou observable, attachée à M
(absorbance, conductance, conductivité, … ), en fonction de CM , concentrations apportées connues en
M de solutions aqueuses de M, appelées solution étalons.
La figure ci-contre représente une
courbe d’étalonnage linéaire, comme c’est
souvent le cas, et montre comment la
mesure XMo permet d’accéder par lecture
graphique à la concentration inconnue
CMo de l’espèce à doser.
Exemple : dans le dosage par
étalonnage de l’élément fer dans un vin
blanc, l’observable utilisée était
l’absorbance A de l’espèce de couleur rouge [Fe(SCN)] 2+(aq) obtenue par complexation des ions
fer(III), représentant l’élément fer dans le vin blanc analysé.
II. Dosage par titrage.
1. Dosage par tirage direct
a) Définition.
Un dosage par titrage direct d’une espèce chimique M, est une méthode chimique de
détermination de la concentration CM d’une espèce chimique M dissoute dans un mélange,
mettant en œuvre une seule transformation chimique modélisée par une réaction appelée réaction
de titrage, entre l’espèce M ( réactif à titrer ) et une espèce chimique appelée réactif titrant.
Une réaction de titrage doit être totale, rapide et spécifique de l’espèce chimique M à titrer.
b) L’équivalence.
L’équivalence d’un titrage direct est l’état final du mélange {réactif titrant + réactif à titrer}
lorsque ceux-ci ont été mélangés initialement dans les proportions stœchiométriques de la
réaction de titrage: cela signifie qu’à l’équivalence, les quantités de matière du réactif titrant et
du réactif à titrer sont quasiment nulles.
Au passage par l’équivalence, il y a un changement de réactif limitant.
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c) Volume versé à l’équivalence
Le volume versé à l’équivalence est le volume, noté Véquiv, de solution aqueuse du réactif situé
dans une burette graduée, à verser sur une prise d'essai de solution de l’autre réactif pour atteindre
l'équivalence : la connaissance de Véquiv permet d’accéder à la concentration CM de l’espèce à titrer.
La détermination du volume équivalent nécessite l’utilisation de méthodes de repérage de
l’équivalence.
Méthodes de repérage de l’équivalence
Le repérage de l'équivalence se fait en suivant l'évolution d'une grandeur observable au cours du
titrage.
 L'observable peut être la couleur d’une des deux solutions ( contenant le réactif titrant ou
le réactif à titrer ) : on a alors affaire à un titrage colorimétrique; au passage par
l’équivalence on doit observer un changement brutal de couleur, c’est à dire un changement
de couleur à la goutte près.
Exemple 1 : tirage colorimétrique d’oxydoréduction
C’est le cas par exemple du titrage du diiode par l’ion thiosulfate qui met en œuvre la réaction
d’oxydoréduction entre I2(aq) et S2O32-(aq) ( iodométrie ): suivant l’endroit où se trouvent les
solutions ( burette graduée, erlenmeyer ou bécher ), le changement de couleur à l’équivalence est
une coloration bleue persistante ( avec empois d’amidon ) ou une décoloration brutale à la goutte
près.
Exemple 2 : tirage colorimétrique acido-basique
Cette méthode nécessite l’usage d’un indicateur coloré acido-basique approprié : ce dernier doit
virer brutalement au passage par l’équivalence et doit être alors choisi de façon à ce que sa
zone de virage contienne la valeur du pH à l’équivalence.
Par exemple lors du titrage colorimétrique de l’acide éthanoïque contenu dans un vinaigre,
l’indicateur coloré approprié était la phénolphtaléine.
 L’observable est une grandeur physique X (pH, conductivité,… ) attachée à la solution contenue
dans le bécher, dont on peut effectuer le suivi par ajout progressif d’un des réactifs à l’aide de
la burette graduée, en utilisant une sonde adaptée trempant dans le bécher : au passage de
l’équivalence on doit observer sur la courbe de suivi X = f(Vversé) une variation brutale de la
grandeur X qui permet de déterminer graphiquement le volume versé à l’équivalence.
Exemple 1: Suivi pHmétrique du dosage d’un acide par une base.
L’observable est le pH : la courbe de suivi est pH = f(Vversé). Le volume Véquiv versé à
l’équivalence est déterminé par la variation brutale du pH au passage par l’équivalence : Véquiv
peut être déterminé graphiquement soit par la méthode des tangentes parallèles, soit par
l’abscisse de l’extrémum de la courbe dérivée dpH/dVversé = g(Vversé).
 Exemple 2 : titrage par suivi conductimétrique
L’observable est la conductivité σ ou la conductance G : la courbe de suivi est σ = f(Vversé)
Le volume Véquiv versé à l’équivalence est déterminé par la variation brutale du coefficient
directeur de la courbe de suivi σ = f(Vversé) au passage par l’équivalence.
2. Dosage par tirage indirect
a) Définition
Un titrage indirect met en jeu plus d’une transformation chimique : ces transformations doivent
être totales, rapides et spécifiques.
b) Protocole généralement utilisé
Dans un titrage indirect, on procède en général de la manière suivante :
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 On consomme complètement l’espèce à titrer présente dans une prise d’essai par un excès
d’un réactif (réaction 1).
 On titre alors (réaction 2):
 soit l’un des produits de la réaction 1
 soit l’excès de réactif titrant de la réaction 1
Exemple de dosage indirect : Le dosage d'oxydo-réduction.
Dans 10,0 mL de solution d'ions dichromate (Cr2O72-) on verse 50,0 mL de solution d'ions ferII à 2,00.10-2 mol.L-1
L'excès d'ions fer II est dosé par une solution de permanganate de potassium à 1,00.10-2 mol.L-1.
L.'équivalence est atteinte lorsqu'on a versé 12,0 mL de solution oxydante.
Equations-bilans des deux réactions d'oxydo-réduction successives
Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+  2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O (1)
(1 mol)
(6 mol)
MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+  Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O (2)
(1 mol) (5 mol)
A l'équivalence, la totalité des ions fer II apportés par la solution réductrice ont été oxydés :
 par les ions dichromate contenus dans la prise d'essai (réaction 1).
 par les ions permanganate apportés lors du dosage (réaction 2).
n(Fe2+) totale = n(Fe2+) ayant réagi avec + n(Fe2+) ayant réagi avec
les ions dichromate
les ions permanganate
soit
n(Fe2+) = 6 n(Cr2O72-) + 5 n(MnO4-) soit Cr.Vr = 6 Co1.Vo1 + 5 Co2.Vo2E