L’essentiel du cours 745
Comment fonctionne un pH-mètre ?
Un pH-mètre est un voltmètre qui mesure la différence de potentiel entre une électrode de
verre (dont le potentiel dépend du pH de la solution) et une électrode de référence dont le
potentiel est fixe (par exemple l’électrode au calomel saturée ECS) plongeant dans la solution
étudiée. Cette tension est convertie en valeur de pH (après étalonnage).
Il est ainsi possible de suivre l’évolution du pH d’une solution au cours d’un dosage.
Définition : pH-mètre
Que se passe-t-il en solution au cours d’un dosage ?
Étudions une réaction de dosage du type AH + B
– = A
– + BH. Une telle réaction doit être
quantitative, donc avoir une constante d’équilibre K 1.
Plaçons-nous dans le cas où on souhaite doser un volume v a d’acide AH (le titré) de concentration
c a indéterminée par une base B
– (le titrant) de concentration c b connue.
Dans le tableau d’avancement suivant, c a v a représente la quantité d’acide dosé et c b v la quantité
de titrant apportée au cours du dosage lorsqu’un volume v a été versé. ξ e est l’avancement (en
mol) de la réaction à l’équilibre au cours du dosage.
AH
+
B
–
A
– + BH
état initial
c a v a
c b v
0
0
état d’équilibre c a v a − ξ e
c b v − ξ e
ξ e
ξ e
L’opération de dosage présente plusieurs étapes.
— Au début du dosage, le volume v de titrant versé n’est pas suffisant pour neutraliser tout
l’acide. Le titré est en excès et le titrant est par conséquent le réactif limitant. À l’équilibre :
ξ e = c b v.
— Lorsque le volume v versé est juste suffisant pour neutraliser l’acide, on dit qu’on a atteint
l’équivalence. C’est le cas particulier où le titré et le titrant sont tous les deux limitants.
Dans ce cas, en notant v e le volume à l’équivalence, nous avons ξ e = c a v a = c b v e .
— Après l’équivalence, le titrant versé est apporté en excès et le titré est désormais le réactif
limitant. L’avancement ξ e n’évolue plus et vaut ξ e = c a v a .
À l’équivalence, le réactif titrant est versé en quantité juste suffisante pour consommer tout le
réactif titré : les quantités de matière des réactifs titrant et titré sont donc apportées dans les
proportions stœchiométriques. On dit aussi qu’à l’équivalence on change de réactif limitant :
— avant l’équivalence, le titrant est le réactif limitant ;
— après l’équivalence, le titré est le réactif limitant.
Définition : Équivalence
Comment exploiter le résultat d’un dosage ? Comment déterminer l’équivalence ?
Étudions le cas d’un dosage réalisé en laboratoire afin de vérifier l’information d’une étiquette de
détartrant pour WC indiquant 6,75 g d’acide chlorhydrique (HCl) pour 100 g de solution.
Lors de la fabrication industrielle du détartrant, l’acide chlorhydrique (qui est un acide fort) a réagi
totalement avec l’eau. La solution contient donc des ions chlorure Cl
– et des ions oxonium H 3 O
+ .
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
Comment fonctionne un pH-mètre ?
Un pH-mètre est un voltmètre qui mesure la différence de potentiel entre une électrode de
verre (dont le potentiel dépend du pH de la solution) et une électrode de référence dont le
potentiel est fixe (par exemple l’électrode au calomel saturée ECS) plongeant dans la solution
étudiée. Cette tension est convertie en valeur de pH (après étalonnage).
Il est ainsi possible de suivre l’évolution du pH d’une solution au cours d’un dosage.
Définition : pH-mètre
Que se passe-t-il en solution au cours d’un dosage ?
Étudions une réaction de dosage du type AH + B
– = A
– + BH. Une telle réaction doit être
quantitative, donc avoir une constante d’équilibre K 1.
Plaçons-nous dans le cas où on souhaite doser un volume v a d’acide AH (le titré) de concentration
c a indéterminée par une base B
– (le titrant) de concentration c b connue.
Dans le tableau d’avancement suivant, c a v a représente la quantité d’acide dosé et c b v la quantité
de titrant apportée au cours du dosage lorsqu’un volume v a été versé. ξ e est l’avancement (en
mol) de la réaction à l’équilibre au cours du dosage.
AH
+
B
–
A
– + BH
état initial
c a v a
c b v
0
0
état d’équilibre c a v a − ξ e
c b v − ξ e
ξ e
ξ e
L’opération de dosage présente plusieurs étapes.
— Au début du dosage, le volume v de titrant versé n’est pas suffisant pour neutraliser tout
l’acide. Le titré est en excès et le titrant est par conséquent le réactif limitant. À l’équilibre :
ξ e = c b v.
— Lorsque le volume v versé est juste suffisant pour neutraliser l’acide, on dit qu’on a atteint
l’équivalence. C’est le cas particulier où le titré et le titrant sont tous les deux limitants.
Dans ce cas, en notant v e le volume à l’équivalence, nous avons ξ e = c a v a = c b v e .
— Après l’équivalence, le titrant versé est apporté en excès et le titré est désormais le réactif
limitant. L’avancement ξ e n’évolue plus et vaut ξ e = c a v a .
À l’équivalence, le réactif titrant est versé en quantité juste suffisante pour consommer tout le
réactif titré : les quantités de matière des réactifs titrant et titré sont donc apportées dans les
proportions stœchiométriques. On dit aussi qu’à l’équivalence on change de réactif limitant :
— avant l’équivalence, le titrant est le réactif limitant ;
— après l’équivalence, le titré est le réactif limitant.
Définition : Équivalence
Comment exploiter le résultat d’un dosage ? Comment déterminer l’équivalence ?
Étudions le cas d’un dosage réalisé en laboratoire afin de vérifier l’information d’une étiquette de
détartrant pour WC indiquant 6,75 g d’acide chlorhydrique (HCl) pour 100 g de solution.
Lors de la fabrication industrielle du détartrant, l’acide chlorhydrique (qui est un acide fort) a réagi
totalement avec l’eau. La solution contient donc des ions chlorure Cl
– et des ions oxonium H 3 O
+ .
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