D2 contrôle de la qualité: Dosages par étalonnage.

Thème 3 :
I). Dosage par étalonnage
Définition :
Réaliser un dosage par étalonnage consiste à déterminer la concentration
d'une espèce en solution en comparant une grandeur physique
(absorbance, conductivité, etc…) caractéristique de la solution, à la même
grandeur physique mesurée pour des solutions étalons.
2. Dosage par étalonnage utilisant un conductimètre
a. Conductivité d’une solution
Une solution ionique (ou solution électrolytique) conduit le courant
électrique.
Le passage du courant électrique dans une solution est dû au déplacement
des ions. Les cations se déplacent dans le sens conventionnel du courant
électrique, et les anions dans le sens inverse (le sens de déplacement des
électrons).
Définition:
La conductivité 𝜎 d'une solution est une grandeur qui
représente la capacité de cette solution à conduire le
courant électrique. Elle s'exprime en siemens par mètre
(S.m-1).
La conductivité 𝜎 est mesurée à l'aide d'un
conductimètre relié à une cellule de conductimétrie.
Celui-ci doit être étalonné avant d'effectuer des mesures
b. Relation entre la conductivité et la concentration
(loi de Kohlrausch)
La conductivité 𝜎 d'une solution dépend de la nature et des concentrations [𝑋𝑖] des n
ions 𝑋𝑖 présents dans cette solution.
Remarques :

Cette relation n'est valable que pour des solutions diluées.

Les conductivités ioniques molaires des ions oxonium
𝑂𝐻
𝐻3𝑂 (𝑎𝑞) et
+
−
hydroxyde
(𝑎𝑞) sont supérieures à celles des autres ions. Ces ions
conduisent donc mieux le courant électrique que les autres.
Exemple
Soit une solution de chlorure de sodium de concentration
Déterminer la conductivité
Données :
−
−3
𝜎 de cette solution.
2
−1
𝜆(𝐶𝑙 )=7,63×10 𝑆.𝑚 .𝑚𝑜𝑙
et
+
−1
𝑐=10 𝑚𝑚𝑜𝑙.𝐿
−3
2
−1
𝜆(𝑁𝑎 )=5,01×10 𝑆.𝑚 .𝑚𝑜𝑙
REPONSE:
La solution de chlorure de sodium est obtenue par dissolution
dans l’eau du chlorure de sodium solide, selon la réaction
d'équation:
𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑠)→𝑁𝑎+(𝑎𝑞)+𝐶𝑙−(𝑎𝑞)
On en déduit aisément que
[𝑁𝑎+]=[𝐶𝑙−]=𝑐
𝜎=𝜆(𝑁𝑎+) [𝑁𝑎+]+𝜆(𝐶𝑙−) [𝐶𝑙−]
soit
𝜎=(𝜆(𝑁𝑎+) +𝜆(𝐶𝑙−) )×𝑐
Application numérique :
𝜎=(7,63×10−3+5,01×10−3)×10=1,26×10−1 𝑆.𝑚−1
(attention : c doit être en mol.m-3).
.
c. Dosage par étalonnage utilisant un conductimètre.
La mesure de la conductivité
𝜎𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 de la solution de
concentration inconnue permet
de déterminer sa concentration.
Pour des solutions diluées, la
conductivité 𝜎 d’une solution
est proportionnelle à sa
concentration c.
3. Dosage par étalonnage utilisant un spectrophotomètre
Si la solution est colorée, on peut réaliser une échelle de
teinte avec des solutions de concentrations C connues.
La mesure de l'absorbance A de chaque solution permet
de tracer le graphe A=f(C) appelé courbe étalonnage.
Loi de Beer-Lambert: l'absorbance A d'une espèce chimique
en solution diluée, est proportionnelle à la concentration
molaire C de cette espèce:
A=k×C
avec
A: absorbance de la solution (sans unité)
C: concentration molaire de la solution (mol.L-1)
4. Analogie entre la loi de Kohlrausch et la loi de
Beer-Lambert.
5. Rappel sur la dilution.