[PDF] 1. Rappels théoriques TP N. ?. 4 - Dosage conductimé

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Dosage conductimetrique

Universit

e M. Khider de Biskra D epartement des sciences de la matiere

TPN4 - Dosage conductimetrique

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emeChimie AnalytiqueLe principal objectif de ce TP est la realisation et la comprehension de toutes les

etapes inherentes a un dosage par conductimetrie. Cependant, avant d'exposer la par- tie experimentale, on commencera dans un premier temps, par rappeler quelques notions elementaires indispensables an d'apprehender le principe des phenomenes electriques se produisant au sein des electrolytes.

1. Rappels theoriques

1.1 Conductivite molaire ionique

Sous l'eet d'un champ electrique, les ions d'un electrolyte se deplacent plus au moins facilement. Cette mobilite depend, entre autre, de la taille de l'ion, de sa charge, de la temperature et du solvant utilise. Laconductivitede la solution s'ecrit comme une somme desconductivitesde chaque espece ionique, soit : =nX i=1jzij ici(1) C'est laloi de Kohlrausch. Laconductivite molaire ionique,i(S m2=mol) varie avec la temperature, le solvant considere et la concentration de l'espece ionique. Cela rend tres dicile d'exploiter les resultats de la mesure. Toutefois, en travaillant avec des solutions diluees,iest supposee peu dierente de sa valeur extrapolee a dilution innie.

0i= limci!0i=)nX

i=1jzij 0ici(2) Avec,0iest laconductivite molaire ionique a dilution infiniede l'espece ionique. On remarque que, dans la loi deKohlrausch, les concentrations sont exprimees enmol=m3et non enmol=L, comme habituellement. La conversion est toutefois simple, il sut de savoir que1m3= 103L. Ainsi, on retiendra :1mol=L= 103mol=m3ou bien

1mol=m3= 103mol=Let retrouve ainsi la formule :

103nX
i=1jzij 0ici(3) Les valeurs de0isont tabulees, en voici quelques valeurs indiquees a25C. @Samir Kenouche1

Dosage conductimetrique

Table1: Valeurs de0ide quelques especes ioniques a 25CCations

0i(mSm2=mol)Anions

0i(mSm2=mol)H

3O+34.98OH

19.92 Na +5.01Cl 7.63 NH +47.34HSO
47.90
Ba

2+6.36CH

3COO4.09

Li +3.87HC

2O47.42

K +7.35C

2O244.00

Ca

2+5.90SO

248.00

Le principe de base des mesures deconductiviteconsiste a imposer une tension constante (enV olt, au moyen d'un courant alternatif) aux bornes des deux plaques. Ensuite, le conductimetre mesure les variations de l'intensite du courant electrique (en Ampere) circulant entre les deux plaques et calcule ainsi laconductivite(voir le TP precedent). Pour illustrer ce propos, considerons une solution d'un electrolyte de formule generaleAB. Chaque ion est caracterise par une conductivite molaire ioniquei, donnee enS m2=mol, telle que A BH

2OA++ B(4)

= 0AA++0BB(5) On remarque que le nombre de charge, en valeur absolue, d'une espece ionique se retrouve en facteur devant la conductivite de l'espece ionique en question. Dans le cas d'un dosage, acido-basique par exemple, la conductivite de la solution en fonction du

volume du reactif titrant prend la forme :Figure1: Allure de la conductivite en fonction du volume verse lors d'un dosage.

@Samir Kenouche2

Dosage conductimetrique

Le volume equivalent est estime en relevant l'abscisse du point d'intersection (point de rupture de pente) des portions de droites. Experimentalement, la linearite de=f(V) n'est pas toujours veriee, a cause notamment de la dilution de la solution titree au fur et a mesure de l'ajout du reactif titrant. On corrige cet eet de dilution en prenant : cor=V+V0V 0(6) La grandeurcorest qualiee deconductivite corrigee du facteur de dilution.

2. Estimation des incertitudes

SoitYune grandeur, physique ou chimique, fonction des grandeursX1,X2, ... ,Xn: Y=f(X1;X2;:::;Xn). Les incertitudesXicommise sur chaque mesureXise propagent et aectent la grandeurYsuivant la relation : Y=v uutn X i=1 @f@X i 2 (Xi)2(7) Avec,Yest l'erreur absolue commise sur la grandeurYetXiest l'erreur absolue commise sur la mesureXi. Comme application de cette relation, considerant la formule du dosagecx=c0VeqV . Dans ce cas la concentration inconnuecxest une fonction s'ecrivant commecx=f(c0;Veq;V), il vient : dc x=s dcxdc 0 2 (dc0)2+dcxdV eq 2 (dVeq)2+dcxdV 2 (dV)2(8) dc x=s VeqV 2 (dc0)2+c0V

2(dVeq)2+c0VeqV

2 2 (dV)2(9) Ensuite on passe aux variations nies, cela se traduit par le remplacement des elements dierentiels par les incertitudes sur les grandeurs correspondantes. De plus, les incertitudes s'ajoutent, donc tous les signes negatifs redeviennent des signes positifs cx=s VeqV 2 (c0)2+c0V

2(Veq)2+c0VeqV

2 2 (V)2(10) Avecc0est l'erreur commise sur la concentration de la solution titrante,Veqest l'erreur commise sur le volume equivalent etVest l'erreur commise sur le volume de la solution titree. Notons queVeqest estimee a partir :

Veq=q(Vlec)2+ (Vlec+ Vbur+ Vg)2(11)

Avec,Vlecest l'erreur de lecture, estimee a partir de la moitie de la graduation (0:025mL).Vburest l'incertitude liee a la burette (0:02mL) etVg= 0:05mL(in- certitude liee a la goutte). Ainsi, la grandeurcxest determinee avec une precisioncx @Samir Kenouche3

Dosage conductimetrique

cx. Il existe une autre methode d'evaluation des incertitudes, c'est la methode dela differentielle logarithmique. En reprenant l'exemple precedent aveccx=c0VeqV On procedera de la facon suivante : dans un premier temps on introduit le logarithme neperien logcx= logc0+ logVeqlogV(12) En dierenciant et en passant aux variations nies (d!), on aura : cxc x=c0c

0+VeqV

eq+VV (13)

En terme d'incertitude absolue, cela donne :

cx=cxc0c

0+VeqV

eq+VV (14) Toutefois, cette methode presente l'inconvenient de majorer excessivement l'incertitude par rapport a la methode generale decrite par l'equation(7).

3.Protocole experimental

On se propose de realiser un titrage par conductimetrie d'une solution de chlorure d'hydrogene (V0= 50:00mL) par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration c= 0:100;002mol=L. On utilise une burette graduee en0:1mLet de volume maximal delivre egal a25mL. Placer le becher sur l'agitateur magnetique. Ensuite, introduire dans le becher : le barreau magnetique, la cellule conductimetrique, la sonde de temperature et l'electrode du pH-metre. Disposer la burette en dessus de ce dispositif. Il faut faire en sorte que le barreau aimante ne touche pas la cellule du conductimetre. Garder une agitation moderee an de ne pas perturber le transport des ions entre les deux plaques de platine. Mettre en marche le conductimetre. Noter la valeur de la conductivite et celle dupHpour chaque millilitre de la soude ajoute.@Samir Kenouche4

Dosage conductimetrique

Important :Pour chaque millilitre de soude ajoute, maintenez l'agitation an d'ho- mogeneiser la solution. Toutefois, l'agitation est cessee avant chaque mesure conduc- timetrique. Une fois la valeur achee par le conductimetre stabilisee, notez la. Apres chaque mesure, rincez la cellule conductimetrique a l'eau distillee et essuyez laexterieurement avec du papier absorbant.Il est fortement deconseille de toucher les plaques de platine au risque d'alterer le noir de platine.

4.Compte-rendu de TPTitre du TP ..................................................................................................................

Nom ........................................... Prenom ........................................ Groupe ..............1.

Ecrire la reaction de dosage.

2.

T racerla courb edu pH=f(V)et celle dedpHdV

=f(V)ou bienpHi+1pHiV i+1Vi= f(V). Determiner graphiquement leVeqdans les deux cas. 3. T racersur le m ^emegraphique, les courb esde =f(V)et decor=f(V). Com- menter l'allure des deux courbes. Determiner graphiquement leVeq. 4. Compa rerle Veqdetermine a partir de la courbepH=f(V)et celle decor=f(V). 5. Donner une explication pa rrapp ortaux valeurs eleveesdes conductivit esdes ions oxonium (H3O+) et hydroxyde (HO). 6. D eterminerl'erreur a bsolues urla concentration calcul ee al' equivalence.D onnerson intervalle de conance. 7. D eterminerl'erreur relative sur la concent rationcalcul ee al' equivalence. 8.

D emontrerl'exp ressionpH=12:3[H3O+][H3O+].

Note : Les erreurs (relative et absolue) doivent ^etre donnees avec deux chires signicatifs @Samir Kenouche5quotesdbs_dbs35.pdfusesText_40

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