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Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 3
Cours

Méthode de suivi d'un titrage

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1
Titre massique et densité

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A
Masse volumique d'une solution

Sur les étiquettes des flacons stockés dans le laboratoire de chimie se trouvent plusieurs informations : la formule chimique, la densité, le pourcentage massique ainsi que les pictogrammes de sécurité.
La masse volumique ρ d'une solution est définie par la relation :

\rho=\frac{m_{\text {solution }}}{V_{\text {solution }}}
\rho : masse volumique de la solution (g·L -1)
m_\text{solution} : masse de la solution (g)
V_\text{solution} : volume de la solution (L)
La densité d de la solution est définie par la relation :

d=\frac{\rho}{\rho_{\text {eau }}}
d : densité de la solution
\rho_\text{eau} : masse volumique de l'eau (g⋅L-1)
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Doc. 1
Étiquette d'un flacon

Étiquette d'un flacon, acide chlorhydrique
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Éviter les erreurs

  • Les étiquettes peuvent présenter les volumes en (cm3), en (dm3), en (mL) ou en (L).
  • Selon les fabricants, le titre massique indiqué sur le flacon peut correspondre à une concentration en masse ou à un pourcentage massique.
  • Il faut vérifier la cohérence des unités dans lesquelles les différentes grandeurs sont exprimées pour ne pas faire d'erreur dans l'application numérique.
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B
Titre massique en soluté

Le titre massique d'une solution commerciale traduit sa teneur en soluté. Elle peut être exprimée en (g·L-1), correspondant à la concentration en masse γ :
\gamma=\frac{m_{\text {soluté }}}{V_{\text {solution }}}
\gamma : concentration en masse de soluté (g·L-1)
m_\text{soluté} : masse de soluté (g)

Cependant, le titre massique peut parfois être exprimé sans unité ou en pourcentage (%) et correspondre alors au rapport entre deux grandeurs qui s'expriment dans la même unité :
  t=\frac{m_{\text {soluté }}}{m_{\text {solution }}}
t : titre massique
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Vocabulaire

Solution titrante


Solution titrée


Solution titrante : solution préparée au laboratoire dont on connaît avec précision la concentration.

Solution titrée : solution analysée dont on cherche la concentration.
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C
Lien avec la concentration en soluté

Dans le cas où le titre massique correspond à la concentration en masse γ, la concentration c, exprimée en (mol·L-1), est définie par :
 
c=\frac{\gamma}{M_{\text {soluté }}}
c : concentration en quantité de matière (mol·L-1)
M_\text{soluté} : masse molaire du soluté (g·mol-1)

Si le titre massique t est exprimé sans unité ou en pourcentage (%) :
 
c=\frac{t \cdot d \cdot \rho_{\text {eau }}}{M_{\text {soluté }}}
c : concentration en quantité de matière (mol·L-1)
t : titre massique
d : densité de la solution
\rho_\text{eau} : masse volumique de l'eau (g·L-1)
M_\text{soluté} : masse molaire de soluté (g·mol-1)
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Doc. 2
Démonstration

Dans le cas où le titre massique t est exprimé sans unité ou en pourcentage (\%), on a :

\left\{\begin{array}{l}m_{\text {soluté }}=t \cdot m_{\text {solution }} \\ V_{\text {solution }}=\frac{m_{\text {solution }}}{\rho} \\ \rho=d \cdot \rho_{\text {eau }} \\ n_{\text {soluté }}=\frac{m_{\text {soluté }}}{M_{\text {soluté }}}\end{array}\right.

On peut donc établir que :

c=\dfrac{n_{\text {soluté }}}{V_{\text {solution }}}

c=\dfrac{m_{\text {soluté }}}{M_{\text {soluté }} \cdot V_{\text {solution }}}

c=\dfrac{t \cdot m_{\text {solution }} \cdot \rho}{M_{\text {soluté }} \cdot m_{\text {solution }}}

c=\dfrac{t \cdot d \cdot \rho_{\mathrm{eau}}}{M_{\mathrm{soluté}}}
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2
Titrage avec suivi pH‑métrique

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A
Principe du titrage pH‑métrique

 Le titrage avec suivi pH‑métrique est une technique expérimentale qui repose sur une réaction acide-base, appelée réaction support du titrage, et qui permet de déterminer une concentration, une quantité de matière ou une masse.

La réaction support du dosage est totale, rapide et unique.

On introduit dans un vase de dosage un volume V_0 de solution à titrer, un barreau aimanté et la sonde d'un pH‑mètre étalonné. Le tout est placé sous agitation pour assurer l'homogénéisation du mélange.

On verse progressivement la solution titrante, placée dans une burette graduée au‑dessus du mélange, et on suit l'évolution du \text{pH} pour chaque volume V versé.
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Doc. 3
Schéma du montage

Schéma du montage, titrage avec suivi ph-métrique
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B
Évolution du système chimique

On étudie la réaction acide‑base qui se produit entre une espèce \text{A(aq)} (espèce titrée) et une espèce \text{B(aq)} (espèce titrante). Le tableau d'évolution permet de décrire la composition du système au cours du titrage, pour un volume V versé :

Évolution du système chimique
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À l'équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques et tous les réactifs sont limitants. On écrit :
\frac{n_{\mathrm{A}}}{a}=\frac{n_{\mathrm{B}}}{b} soit \frac{c_{\mathrm{A}} \cdot V_{\mathrm{A}}}{a}=\frac{c_{\mathrm{B}} \cdot V_{\mathrm{E}}}{b}

À partir de cette relation, on peut calculer la concentration, la masse ou la quantité de matière l'espèce \text{A(aq)}.
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Vocabulaire

Dosage

Équivalence

Titrage


Dosage : technique qui permet de déterminer une quantité de matière, une concentration ou une masse dans un mélange (généralement une solution).

Équivalent : état du système atteint lorsque les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.

Titrage : dosage reposant sur une réaction chimique rapide, totale, unique et mesurable.
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C
Exploitation de la courbe

Au cours d'un titrage mettant en jeu une réaction acide-base, le \text{pH} varie brusquement à l'équivalence. On parle de saut de \text{pH}. Il est donc possible de déterminer le volume à l'équivalence graphiquement en utilisant la méthode des tangentes parallèles ou de la dérivée (la dérivée \frac{\mathrm{d} \mathrm{pH}}{\mathrm{d} V} atteint un extremum à l'équivalence).
➜ Voir la .
On détermine le volume à l'équivalence V_\text{E} grâce à la courbe \text{pH}=f(V).
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Doc. 4
Détermination de \bm{V}_\bold{E}

Détermination de vE, titrage avec suivi pH-métrique
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Supplément numérique

Retrouvez une explication du dosage par titrage en vidéos :



Matthieu Colombel,
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3
Titrage avec suivi conductimètrique

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A
Principe du titrage conductimétrique

Le titrage avec suivi conductimétrique est une technique expérimentale qui repose sur une réaction chimique au cours de laquelle des ions disparaissent ou apparaissent, ce qui permet de déterminer une concentration, une quantité de matière ou une masse.

Le principe est le même que pour un titrage pH‑métrique, en remplaçant le pH-mètre par un conductimètre étalonné et en mesurant la conductivité \sigma du mélange après chaque ajout de solution titrante.

Il est néanmoins nécessaire de travailler avec un grand volume de solution titrée car l'ajout de solution titrante modifie le volume total du mélange. Cet effet de dilution peut rendre difficile l'exploitation du titrage car il influe sur les mesures de conductivité.
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Doc. 5
Schéma du montage

Schéma du montage : titrage conductimètre
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Pas de malentendu

Au cours d'un titrage avec suivi conductimétrique, la conductivité varie de façon affine, car elle est liée aux concentrations des ions présents dans le mélange. Certains ions sont « spectateurs », ils interviennent dans la conductivité totale. Il faut tenir compte de tous les ions présents pour un volume V versé.
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B
Évolution du système chimique

Au cours de la réaction chimique, certaines espèces disparaissent (les réactifs), d'autres apparaissent (les produits), mais d'autres sont spectatrices (présentes initialement et n'intervenant pas dans la transformation ou versées avec la solution titrante sans réagir).

Il est donc nécessaire d'analyser les concentrations de toutes les espèces ioniques présentes dans le mélange pour connaître l'évolution de la conductivité.
L'évolution de la pente de la courbe avant et après l'équivalence dépend de l'évolution des concentrations et donc de la conductivité de tous les ions présents dans le mélange.
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Éviter les erreurs

  • La réaction support du dosage peut être une réaction acide‑base, mais aussi une réaction d'oxydoréduction, une réaction de précipitation, etc.
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C
Exploitation de la courbe

Au cours d'un titrage conductimétrique, la conductivité suit une loi affine. À l'équivalence, on observe cependant une rupture de pente. Il est donc possible de déterminer le volume à l'équivalence graphiquement en cherchant l'abscisse du point de la courbe qui correspond à la rupture de pente.
➜ Voir la
Le volume à l'équivalence V_\text{E} est déterminé sur la courbe \sigma = f(V).
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Doc. 6
Détermination de \bm{V}_\bold{E}

Détermination de VE
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Supplément numérique

Retrouvez pour simuler tous types de dosages

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