Chimie · 4ème InfoThème 1 : Mesure d'une quantité de matière · Chapitre 1

Quantité de matière déterminée par une réaction chimique

Objectifs

À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• reconnaître les caractères de la réaction entre un acide fort et une base forte ;
• définir l'équivalence et l'utiliser pour déterminer une concentration : c'est un dosage ;
• réaliser un dosage acido-basique colorimétrique ;
• réaliser un dosage d'oxydoréduction par le permanganate de potassium.
Prérequis : pH, concentration molaire, oxydant et réducteur.

Situation de départ

Sur l'étiquette d'un déboucheur, on lit : « contient de l'hydroxyde de sodium ». Sur celle d'un médicament contre l'anémie : « sulfate de fer (II) ». Comment vérifier, au laboratoire, la quantité de ces espèces réellement présente ?

I. Réaction d'un acide fort avec une base forte

1. Une réaction rapide et totale

Animation

On mélange 10 mL d'acide chlorhydrique (pH = 2) et 10 mL de soude (pH = 12), toutes deux à 1,0.10^-2 mol.L^-1. Le mélange a un pH de 7 : une simple dilution aurait donné pH = 2,3. Les ions H₃O⁺ et OH^- ont donc réagi :

H₃O⁺ + OH^- 2 H₂O

Les ions Na⁺ et Cl^- sont spectateurs. Cette réaction est rapide, totale et spécifique des ions H₃O⁺ et OH^-.

2. L'équivalence acido-basique

On ajoute progressivement la soude à l'acide en présence de bleu de bromothymol (BBT). Tant que la base versée est en défaut, le milieu reste acide (BBT jaune) ; quand elle est en excès, il devient basique (BBT bleu). À l'équivalence, les réactifs ont été mélangés dans les proportions de l'équation (BBT vert) :

n(H₃O⁺)_acide = n(OH^-)_base soit C_A.V_A = C_B.V_B.E

Fig. 1 — Suivi au pH-mètre de l'addition de soude (0,010 mol.L^-1) à 10,0 mL d'acide chlorhydrique (0,010 mol.L^-1) : le saut de pH est centré sur l'équivalence E (V_B.E = 10,0 mL ; pH = 7), dans la zone de virage du BBT.

Monoacide et monobase

Les relations n(H₃O⁺) = C_A.V_A et n(OH^-) = C_B.V_B.E supposent que chaque entité d'acide libère un seul ion H₃O⁺ (HCl, HNO₃) et chaque entité de base un seul ion OH^- (NaOH, KOH). À l'équivalence, le mélange est neutre (pH = 7 à 25 °C) : seuls restent les ions spectateurs Na⁺ et Cl^-.

3. Dosage d'un acide fort par une base forte

Animation

Méthode

prélever à la pipette un volume V_A d'acide, ajouter quelques gouttes de BBT ;
remplir la burette de soude de concentration C_B connue et régler le zéro ;
faire un premier dosage rapide (mL par mL), puis un dosage précis, goutte à goutte près de l'équivalence, en agitant ;
noter V_B.E au virage jaune - vert, puis calculer C_A = C_B.V_B.E/V_A.

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