- Le but d'un dosage est de déterminer la concentration d'une espèce chimique dissoute en solution en utilisant une réaction chimique
- Dispositif expérimental
La solution qui contient le réactif titré (espèce chimique dont on cherche la concentration) est placé dans le becher. La solution qui contient le réactif titrant (espèce chimique qui va réagir avec le réactif titré) est placé dans la burette graduée.
On connaît le volume de solution placé dans le becher mais on ne connaît pas la concentration du réactif titré dans la solution (c'est ce que l'on cherche). On ne peut donc pas déterminer la quantité de réactif titré placée dans le becher.
On connaît en revanche la concentration du réactif titrant dans le becher. On connaît aussi le volume de solution titrante versé à l'équivalence. On peut donc calculer la quantité de réactif titrant introduite à l'équivalence.
- Caractéristiques de la transformation qui sert de base à un dosage :
Pour que cette transformation chimique puisse être utilisée comme base d'un dosage, il faut qu'elle soit :
univoque, c'est à dire non perturbée par une autre transformation chimique ayant les mêmes réactifs mais des produits différents ;
totale, c'est à dire que la réaction fasse disparaître au moins l'un des deux réactifs mis en présence ; on vérifiera ce point lorsque l'on réalisera un dosage;
rapide, c'est à dire qu'elle parvienne à son terme soit de manière instantanée.
- Equation de la réaction :
Les couples oxydant/réducteur sont les couples MnO_4^-(aq)/Mn^2+(aq) et O_2(g)/H_2O_2(aq)
Les demi-équations des deux couples mis en jeu :
MnO_4^-(aq) + 8 H^+(aq) + 5 e^- = Mn^2+(aq) + 4 H_2O(l)
H_2O_2(aq) = O_2(g) + 2 H^+(aq) + 2 e^-
Ecrire l'équation de la réaction d'oxydoréduction.
2 MnO_4^-(aq) + 5 H_2O_2(aq) + 6 H^+(aq) -> 2 Mn^2+(aq) + 5 O_2(g) + 8 H_2O(l)
- Equivalence du dosage :
Lors d'un dosage, l'équivalence est atteinte lorsque les réactifs sont introduits dans les proportions stoechiométriques. L'équivalence correspond aussi au changement de réactif limitant. Avant l'équivalence, le réactif limitant est le réactif titrant est l'ion permanganate MnO_4^-(aq). Après l'équivalence, le réactif limitant est le réactif titré est l'eau oxygénée H_2O_2(aq). Lors de ce dosage, on repère l'équivalence grâce à un changement de couleur : le mélange contenu dans le bêcher passe de l'incolore au violet.
- Quantités de réactifs introduits dans le bêcher à l'équivalence :
A l'équivalence, on a introduit la quantité d'eau oxygénée :
n_i(H_2O_2)=C_i.V_i
Cette quantité est inconnue.
A l'équivalence, on a introduit la quantité d'ions permanganate :
n_E(MnO_4^-)=C(MnO_4^-).V_E =3,2.10^-4 mol
Cette quantité est connue
- Quantités de réactifs présents à l'équivalence dans le bêcher :
On connaît la quantité de réactif titrant présente à l'équivalence n_E mais on ne connaît pas la quantité de réactif titré introduite dans le bêcher n_i. Il va falloir déduire la seconde de la première.
Pour cela, on utilise le fait qu'à l'équivalence les réactifs sont intégralement consommés.
- Tableau descriptif de l'évolution du système :
Équation de la réaction: (2 MnO4^-(aq) + 6 H^+(aq) + 5 H2O2(aq) -> 2 Mn^2+ + 8 H2O + 5 O2(g))
Quantité de matière à l'état initial (mol): (n_i(MnO4^-); (*); (n_i(H2O2)); (0); (solvant); (0)
Quantité de matière à l'équivalence (mol): (n_i(MnO4^-)-2x_E=0); (en excès); (n_i(H2O2)- 5x_E=0); (2x_E); (solvant); (5*x^^e)
- Exploitation :
A l'équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions stochiométriques. Ils sont entièrement consommés. On a :
n_E(MnO_4^-)-2.x_E=0 et x_E=n_E(MnO_4^-)/2
n_i(H_2O_2)-5.x_E=0 et x_E=n_i(H_2O_2)/5
On en déduit :
n_E(MnO_4^-)/2=n_i(H_2O_2)/5
5.n_E(MnO_4^-)=2.n_i(H_2O_2)
La quantité d'ions permanganate introduite à l'équivalence est :
n_E(MnO_4^-)=V_E.[MnO_4^-]=3,2.10^-4 mol
On en déduit la quantité d'eau oxygénée placée dans le bêcher :
n_i(H_2O_2)=(5/2).n_E(MnO_4^-)=8,0.10^-4 mol
On calcule la concentration en eau oxygénée de la solution-mère :
v_i est le volume de solution d'eau oxygénée introduite :
c_i(H_2O_2)=n_i(H_2O_2)/v_i=8,0.10^-2mol/L
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