L'équivalence : point clé du titrage

L'équivalence est un concept fondamental dans la compréhension et l'exploitation des titrages :

Définition: L'équivalence correspond au point où les réactifs sont en proportions stœchiométriques, c'est-à-dire où ils ont totalement réagi dans les proportions de l'équation chimique.

Pour une réaction de titrage de type aA + bB → cC + dD, on peut établir la relation à l'équivalence suivante :

Formule équivalence titrage: n₁(A)/a = n₂(B)/b

Où n₁ et n₂ sont les quantités de matière des réactifs A et B, et a et b leurs coefficients stœchiométriques.

Cette relation peut s'exprimer en termes de concentrations et volumes :

Volume équivalent formule: CA × VA / a = CB × Ve / b

Où CA et VA sont la concentration et le volume de la solution titrée, CB la concentration du titrant, et Ve le volume de titrant ajouté à l'équivalence.

Highlight: À l'équivalence, il n'y a plus aucun réactif limitant. Tout le réactif titré a été consommé.

En pratique, on cherche souvent à déterminer la concentration CA de la solution titrée. On peut alors utiliser la formule :

CA = (CB × Ve × b) / (VA × a)

Cette équation est essentielle pour exploiter les résultats d'un titrage et calculer la concentration inconnue.

Titrage pH-métrique : suivi de l'évolution du pH

Le titrage pH-métrique est une méthode courante permettant de suivre l'évolution du pH au cours de l'ajout du titrant. Cette technique est particulièrement adaptée aux réactions acido-basiques.

Principe du protocole titrage pH-métrique :

1. On mesure le pH initial de la solution titrée
2. On ajoute progressivement la solution titrante à l'aide d'une burette
3. On mesure le pH après chaque ajout
4. On poursuit jusqu'à avoir suffisamment de points après l'équivalence

Le suivi du pH permet d'obtenir une courbe caractéristique pH = f(V), où V est le volume de titrant ajouté.

Highlight: L'équivalence se manifeste par un saut de pH important sur la courbe.

Deux méthodes principales permettent de déterminer précisément le volume équivalent :

1. Méthode des tangentes :

   • On trace les tangentes à la courbe dans les zones de faible variation du pH
   • L'intersection des tangentes donne une estimation du point d'équivalence

2. Méthode de la dérivée :

   • On trace la courbe dérivée dpH/dV = f(V)
   • Le maximum de cette courbe correspond à l'équivalence

Example: Dans le cas du titrage d'un acide fort par une base forte, on observe un saut de pH très marqué autour de pH = 7 à l'équivalence.

La méthode pH-métrique offre une grande précision et permet de suivre en détail l'évolution de la réaction. Elle est particulièrement utile pour les titrages impliquant des acides ou bases faibles, où le saut de pH est moins prononcé.