Physique-Chimie (Spé) — Constitution et transformations de la matière
Titrages
Titrage acido-basique, pH-métrique, conductimétrique, équivalence
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Résumé
Un titrage est une technique de dosage permettant de déterminer la concentration d'une espèce chimique en solution. Le principe repose sur une réaction chimique totale, rapide et unique entre le réactif titré et le réactif titrant. À l'équivalence, les deux réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques : on a n(titrant) × coeff_titré = n(titré) × coeff_titrant. Le titrage pH-métrique suit l'évolution du pH lors de l'ajout progressif du titrant ; l'équivalence correspond au point d'inflexion de la courbe pH = f(V). Le titrage conductimétrique suit la conductivité de la solution ; l'équivalence est le point de rupture de pente. Un indicateur coloré adapté change de couleur à l'équivalence lors d'un titrage colorimétrique.
Le titrage est une technique de dosage incontournable au Bac. L'idée : on verse progressivement un réactif de concentration connue (titrant) dans la solution à doser (titré), jusqu'à un point clé — l'équivalence.
- Titrage = dosage quantitatif pour déterminer une concentration inconnue par réaction chimique
- La réaction de titrage doit être : totale, rapide et unique (les 3 conditions à connaître)
- Réactif titré : dans le bécher (concentration inconnue). Réactif titrant : dans la burette (concentration connue)
- À l'équivalence : les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques — le réactif titré est entièrement consommé
- Relation fondamentale : C_titrant × V_éq / coeff_titrant = C_titré × V_titré / coeff_titré
- Pour une réaction 1:1 : C_titré = C_titrant × V_éq / V_titré
Exemple
On titre 20 mL d'acide chlorhydrique par NaOH à 0,10 mol/L. L'équivalence est à V_éq = 15 mL. Réaction 1:1, donc C_acide = 0,10 × 15/20 = 0,075 mol/L.
Piège à éviter
Ne pas confondre le titré (bécher, inconnu) et le titrant (burette, connu). L'erreur la plus fréquente au Bac est d'inverser les deux dans la formule.
Le titrage pH-métrique suit l'évolution du pH au fur et à mesure qu'on ajoute le titrant. La courbe en S caractéristique permet de déterminer le volume équivalent V_éq avec précision.
- On mesure le pH après chaque ajout de volume → courbe pH = f(V_titrant) en forme de S
- L'équivalence = point d'inflexion de la courbe (variation la plus rapide du pH)
- Méthode des tangentes parallèles : tracer deux tangentes symétriques, le milieu donne V_éq
- Méthode de la dérivée : le maximum de |dpH/dV| correspond à V_éq
- Acide fort / base forte : saut de pH très marqué, équivalence à pH = 7
- Acide faible / base forte : saut moins marqué, équivalence en milieu basique (pH > 7)
- À la demi-équivalence (V = V_éq/2) : pH = pKa — permet de déterminer le pKa de l'acide faible
Exemple
Titrage d'acide éthanoïque (faible) par NaOH (forte). La courbe montre un saut de pH entre 7 et 11 environ. Le point d'inflexion donne V_éq = 12 mL, et le pH à l'équivalence est ~8,5 (basique car la base conjuguée CH₃COO⁻ est en solution).
Piège à éviter
Le pH à l'équivalence n'est pas toujours 7 ! Il vaut 7 seulement pour un titrage acide fort / base forte. Pour acide faible / base forte → pH > 7. Pour acide fort / base faible → pH < 7.
Le titrage conductimétrique mesure la conductivité de la solution au lieu du pH. La courbe est faite de deux droites — l'équivalence est à leur intersection. C'est la méthode idéale pour les solutions colorées ou troubles.
- On mesure la conductivité σ après chaque ajout de titrant → courbe σ = f(V)
- Conductivité : σ = Σ λᵢ × [Xᵢ] — dépend de la nature et de la concentration des ions
- La courbe présente deux portions de droite de pentes différentes
- L'équivalence = point d'intersection des deux droites (rupture de pente)
- Avant l'équivalence : les ions du titré sont remplacés par ceux du titrant (σ change de pente)
- Après l'équivalence : le titrant est en excès, ses ions s'accumulent (σ augmente)
- On dilue souvent pour que la dilution par ajout de titrant soit négligeable
Exemple
Titrage de HCl par NaOH. Avant l'équivalence : H⁺ (très conducteur, λ = 350) est remplacé par Na⁺ (λ = 50) → σ diminue. Après : NaOH en excès → OH⁻ (λ = 198) s'accumule → σ augmente.
Piège à éviter
En conductimétrie, il faut tracer les droites de RÉGRESSION sur les points expérimentaux (pas relier les points). L'intersection des deux droites donne V_éq.
Le titrage colorimétrique est le plus simple : on ajoute un indicateur coloré qui change de couleur à l'équivalence. Mais le choix de l'indicateur est crucial — il doit virer au bon pH.
- Indicateur coloré : espèce dont la couleur change selon le pH (zone de virage)
- Règle : choisir un indicateur dont la zone de virage contient le pH à l'équivalence
- Phénolphtaléine : incolore → rose (zone 8,2–10) — pour équivalences basiques
- BBT (bleu de bromothymol) : jaune → bleu (zone 6,0–7,6) — pour équivalences neutres
- Hélianthine : rouge → jaune (zone 3,1–4,4) — pour équivalences acides
- L'équivalence est repérée au changement de couleur persistant (1 goutte suffit)
Exemple
Titrage d'acide éthanoïque par NaOH : pH à l'équivalence ≈ 8,5. On choisit la phénolphtaléine (zone 8,2-10) ✓. Le BBT (zone 6-7,6) ne conviendrait pas car il virerait avant l'équivalence.
Piège à éviter
Un mauvais choix d'indicateur donne un V_éq faux. Toujours vérifier que le pH à l'équivalence est dans la zone de virage de l'indicateur choisi.
Quiz - Titrages
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Notions clés — Physique-Chimie (Spé)
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Questions fréquentes
Les points clés à retenir sur Titrages, extraits du quiz de révision.
À l'équivalence d'un titrage :
Réponse : Les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques
À l'équivalence, les quantités de matière des réactifs sont dans les proportions stœchiométriques. Le pH n'est pas forcément 7 (il l'est seulement pour acide fort/base forte).
La réaction de titrage doit être :
Réponse : Totale, rapide et unique
Pour qu'un titrage soit exploitable, la réaction doit être totale (pour que l'équivalence soit nette), rapide (résultat immédiat) et unique (pas d'ambiguïté).
Dans un titrage pH-métrique, l'équivalence correspond à :
Réponse : Le point d'inflexion de la courbe pH = f(V)
L'équivalence est au point d'inflexion de la courbe pH = f(V), là où la variation de pH est la plus rapide. On le repère par la méthode des tangentes ou la dérivée.
Lors du titrage d'un acide faible par une base forte, le pH à l'équivalence est :
Réponse : Supérieur à 7
À l'équivalence d'un titrage acide faible/base forte, il ne reste en solution que la base conjuguée de l'acide faible, ce qui rend le milieu basique (pH > 7).