Acidimétrie Flashcards

1
Q

Utilisation des titrages acides-bases ?

A

=> Très utilisés en chimie analytique pour doser des composés acido-basiques
* Dosage de médicaments possédant une fonction acido-basique
* En chimie clinique: cinétique d’analyse, suivi de l’avancement de réactions qui produisent ou consomment des ions H+

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2
Q

Principe des titrages acides-bases ?

A

Il correspond à la mise en présence d’un acide et d’une base afin de déterminer la concentration soit de l’acide soit de la base, c’est un titrage volumétrique

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3
Q

Quelles sont les espèces impliquées dans les titrages acides-bases ?

A

=> Toujours !!
2 couples acides bases impliqués : couples A1H/A1- (pKa1) et B2H+ /B2 (pKa2)

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4
Q

Dans les titrages acides-bases à quoi correspond “K” ?

A

C’est la constante d’équilibre de la réaction dans le sens (1)

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5
Q

Formule de calcul de la constante d’équilibre d’une réaction acide base ?

A

𝐾 = [(A1-)(B2H+)]/[(A1H)(B2)]
𝐾 = ([(A1-)(𝐻3𝑂+)]/A1H) × ((B2H+)/[(B2)(𝐻3𝑂+)])
𝐾 = 𝑘𝑎1/𝑘𝑎2

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6
Q

Quelles sont les conditions requises pour la réalisation d’un titrage acide/base ?

A

Le titrage est possible dans le sens (1) si :
* Réaction totale (spontanée), soit K ≥104
ou
* pKa2 – pKa1 ≥4 : réaction entre la base la plus forte des 2 couples et l’acide le plus fort des 2 couples

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7
Q

Un titrage acide-base est impossible dans le cadre d’une réaction équilibrée.
Vrai ou Faux ?

A

VRAI !!
pKa2 – pKa1 <4 donc titrage impossible !!

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8
Q

Caractéristiques des solutions étalons utilisées dans le cadre des titrages acides-bases ?

A

Acides Forts (AF) ou Bases Fortes (BF) car réaction avec les analytes le plus souvent totale par comparaison avec des solutions étalons d’acides (Af) ou de bases faibles (Bf)

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9
Q

Exemple d’acides forts utilisées pour les titrages ?

A

HCl, HClO4, H2SO4 en solution diluée

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10
Q

Exemple de bases fortes utilisées pour les titrages ?

A

NaOH, KOH, Ba(OH)2 en solution diluée

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11
Q

Quelles sont les propriétés des solutions étalons utilisées pour les titrages acides-bases ?

A

stable, réagit complètement, rapidement et sélectivement avec l’analyte

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12
Q

Qu’est ce que le point d’équivalence ?

A

Il correspond à la neutralisation de l’acide par la base (ou inversement) avec mise en présence de quantités stœchiométriques d’acide et de base

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13
Q

Relation entre les réactifs A et B à l’équivalence ?

A
  • 𝑛(𝐴)/𝑎 = 𝑛(𝐵)/𝑏
    d’où
  • 𝐶(𝐴) × 𝑉(𝐴) /𝑎 = 𝐶(𝐵) × 𝑉𝐸 /𝑏
    D’où
  • 𝐶(𝐴)= [𝑎 × 𝐶(𝐵) × 𝑉𝐸]/ 𝑏 × 𝑉(𝐴)
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14
Q

Comment peut-on déterminer le point d’équivalence de manière expérimentale ?

A

=> 2 possibilités
1) ajout d’un indicateur coloré dans la solution à doser : modification, apparition ou disparition d’une couleur
2) méthode instrumentale : appareil de mesure sensible à certaines propriétés de la solution, réalisation de courbes de titrage en fonction du volume du titrant

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15
Q

Avec la méthode instrumentale de détermination de point d’équivalence, quelles sont les courbes que nous pouvons obtenir ?

A

=> 2 types :
* pH-mètre : courbe sigmoïdale où pH = f(Volume du titrant)
* conductimètre : courbe à segments linéaires où conductivité = f(Volume du titrant)

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16
Q

Quels sont les modes de titrages existants ?

A

=> 2 modes de titrage
* Titrage direct : analyte A réagit directement avec le réactif titrant B
* Titrage indirect ou en retour : analyte A réagit en premier lieu avec un excès connu de B puis excès restant de B titré en retour par un nouveau réactif E

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17
Q

Que sont les indicateurs colorés ?

A

Des acide (ou base) faible organique dont la forme non dissociée a une couleur différente de sa forme basique (ou acide) conjuguée

18
Q

Relation entre le pH et un indicateur coloré InH acide ?

A
  • InH + H2O In- + H3O+
    *Ka constante d’équilibre : 𝐾𝑎 = (𝐼𝑛−)(𝐻3𝑂+)/𝐼𝑛𝐻
  • 𝑙𝑜𝑔([𝐼𝑛𝐻]/[𝐼𝑛−]) = 𝑝𝐾𝑎 − 𝑝𝐻
    => Le rapport des conc. des 2 formes (donc la coloration) dépend du pH de la solution
19
Q

Zone de virage des indicateurs colorés ?

A

Zone de virage = pKa(Inh) ±1

20
Q

Distribution des espèce selon le pH ?

A

Acide prédominant quand : pKa < pH
* 99% acide / 1% base : pH = pKa -2
* 90% acide /10% base : pH = pKa -1
pH = pKa : 50% acide / 50% base
Base prédominante quand : pKa > pH
* 10% acide / 90% base : pH = pKa +1
* 1% acide / 99% base : pH = pKa +2

21
Q

Quels sont les indicateurs colorés usuels ?

A
  • Nombreux, permettent de couvrir pratiquement tout le domaine de pH
  • Ind. bicolores (+++)
  • Ind. monocolores (2)
22
Q

Importance de la concentration des indicateurs colorés ?

A
  • Il faut en mettre suffisamment pour voir mais pas trop car sinon les valeurs peuvent être faussées car c’est aussi un composé acido-basique :
    • cas dosage AF ou BF : Cind. max = 10% CAF ou CBF
    • cas dosage Af ou Bf : Cind. max = 0,1% CAf ou CBf
23
Q

Quels paramètres faut-il surveiller pour ne pas modifier la zone de virages des indicateurs coloré ?

A
  • Concentration
  • Force ionique
  • Solvant
24
Q

Intérêt de la connaissance de la variation du pH au cours d’un titrage ?

A

Cela permet de faire le choix de l’indicateur le plus approprié, ceci limite l’erreur sur le titrage

25
Q

Méthodologie de construction des courbes de neutralisation acides-bases ?

A

1- Identifier l’acide et la base et leur force: AF, Af, BF ou Bf
2- Ecrire l’équation de la réaction de neutralisation
3- Calculer le volume équivalent
4- En déduire les espèces présentes après ajout de différents volumes de réactif
- à l’état initial
- avant pt Eq
- au pt Eq
- après pt Eq
5- Calculer le pH à chaque point

26
Q

Neutralisation d’un acide fort par une base forte ?

A
  • Etat initial : pH d’un acide fort : pH = -logC0
  • Avant pt Eq. : pH d’un acide fort :
    pH = -log([C0V0-CV]/V0+V)
  • Au pt Eq. : pH = 7
  • Après pt Eq. : pH d’une base forte :
    pH = 14 + log ([CV - C0V0]/V0+V)
27
Q

Effets de la concentration des AF et BF sur un titrage AF/BF ?

A

➢ Influence de la conc. sur l’allure des courbes de titrage : saut de pH beaucoup plus important lorsque les solutions sont concentrées
➢ Influence de la conc. sur le choix de l’indicateur coloré
➢ Autre possibilité : utilisation d’un pH-mètre lorsque la solution est trop diluée
=> lors d’un titrage acide-base, il faut utiliser des analytes et réactifs aussi concentrés que
possible

28
Q

Neutralisation d’une base forte par un acide fort ?

A
  • A l’état initial: solution base forte
  • Avant point d’équivalence : solution base forte
  • Au point d’équivalence : solution neutre
  • Après point d’équivalence : solution acide fort
29
Q

De quoi dépend la courbe de titrage A/Bf avec A/BF ?

A
  • Courbe qui dépend de V0, C0, C, et V avec en plus Ka qui dépend de la nature de l’acide
30
Q

Neutralisation d’un acide faible par une base forte ?

A
  • Etat initial : pH d’un acide faible
  • Avant pt Eq. : pH d’un solution tampon
  • Au pt demi-Eq : Demi-Neutralisation pH = pKa
  • Au pt Eq. : Neutralisation : Bf uniquement pH d’une base faible
  • Après pt Eq. : pH d’une base forte
31
Q

Zones importantes de la courbe de neutralisation d’un acide faible par une base forte ?

A

➢ Zone tampon pour pH = pKa ± 1 : faible variation du pH
➢ Demi-neutralisation: pH = pKa : Application: détermination expérimentale du pKa d’un Af à l’aide d’un pH-mètre

32
Q

Effet de la valeur de Ka ?

A
  • Plus le ka est élevé (pKa faible), plus grand est
    le saut de pH car DpKa plus élevé
  • Influence du Ka sur le choix de l’indicateur coloré
33
Q

Déroulé de la neutralisation d’une base faible par un acide fort ?

A

➢ Titrage symétrique au dosage Af/BF (avec CAF ≥ 10-5 M et B»BH+)
- Au point initial: solution base faible
/!\ vérifier [OH-] ≥10 [H3O+] et pH ≥ pKa +1
- Avant point d’équivalence : solution tampon
- Au point de demi-équivalence : pH = pKa
- Au point d’équivalence : solution acide faible
- Après point d’équivalence : solution acide fort
➢ Utilisation d’un indicateur coloré qui vire en milieu acide

34
Q

Neutralisation d’un acide faible par une base faible ?

A
  • Réaction suffisamment déplacée vers la droite car ∆pKa ≥ 4
  • Au point équivalent : mélange Af et Bf à la même concentration soit pH = 1/2*(pKa1+pKa2)
  • Dosage peu courant
35
Q

Neutralisation d’un mélange d’acides par une base forte ?&

A

➢ 1 seul saut de pH car impossible de doser séparément les AF : courbe de neutralisation identique à celle d’un AF avec C0 = CAF1+ CAF2
➢ V = VE pour le dosage de AF1 +AF2

36
Q

Neutralisation d’un mélange d’acide faible par une base forte ?

A

➢ si pKa2- pKa1 < 4 : 1 saut de pH
* Pas de dosage séquentiel, dosages des 2
acides faibles avec VE = vol de BF au point d’équivalence
➢ si pKa2- pKa1 ≥ 4 : 2 sauts de pH
* Dosage séquentiel : C’est l’acide le plus fort des deux qui est titré en premier
- V1 = VE pour le dosage de Af1
- V2 = VE pour le dosage de Af1 + Af2
- V2-V1 = VE pour le dosage de de Af2

37
Q

Neutralisation d’acide faible et fort par une base forte ?

A

❖ Mélange d’acides fort et faible (4≤ pKa ≤ 10)
➢ 2 sauts de pH avec AF dosé en premier
❖ Mélange d’acides fort et faible (0≤ pKa ≤ 4)
➢ 1 saut de pH avec les 2 acides dosés en même temps

38
Q

Neutralisation d’un mélange de bases fortes par un acide fort ?

A

1 seul saut de pH car impossible de doser séparément les BF : courbe de neutralisation identique à celle d’une BF avec
C0 = CBF1+ CBF2+…

39
Q

Neutralisation d’un mélange de bases faible et forte par un acide fort ?

A

❖ Mélange d’une base forte et d’une base faible (4≤ pKa ≤ 10)
➢ 2 sauts de pH avec BF dosée en premier
❖ Mélange d’une base forte et d’une base faible (10 ≤ pKa ≤ 14)
➢ 1 saut de pH avec les 2 bases en même temps

40
Q

Neutralisation d’un mélange de bases faible et polybases par un acide fort ?

A
  • Cas comparable à celui d’un mélange d’acides faibles
  • Mélange 2 bases faibles Bf1 (CBf1, pKa1) + Bf2(CBf2, pKa2) / AF
    ➢ si pKa2- pKa1 ≥ 4 : 2 sauts de pH, neutralisation commence par la base la plus forte (avec le pKa le plus élevé)
    ➢ si pKa2- pKa1 < 4 : 1 saut de pH
41
Q

Neutralisation/dosage des ampholytes ?

A
  • Sels d’acide faible et de base faible
  • pH de départ = 1/2*(pKa1 + pKa2)
  • En théorie peuvent être titrés soit par une BF ou un AF
42
Q

Neutralisation/dosage des acides aminés ?

A

➢ Contiennent simultanément une fonction Af et fonction Bf = espèce amphotère
➢ En solution aqueuse, forme prédominante = zwitterion : pHi = 1/2*(pKa1 + pKa2)
➢ Titrage possible par une BF ou un AF