S15 – Titrage acido-basique et solutions tampons⚓︎
1️⃣ Principe du titrage pH-métrique⚓︎
Définition⚓︎
Un titrage (ou dosage) est une méthode qui permet de déterminer la quantité de matière (ou la concentration) d'une espèce en solution, grâce à une réaction chimique avec un réactif de concentration connue.
Dispositif⚓︎
| Élément | Rôle |
|---|---|
| Solution titrée (bécher) | Contient l'espèce à doser (concentration inconnue) |
| Solution titrante (burette) | Réactif de concentration connue, ajouté progressivement |
| pH-mètre | Mesure le pH après chaque ajout |
| Agitateur magnétique | Assure l'homogénéité du mélange |
Courbe pH = f(V)⚓︎
Le suivi du pH en fonction du volume de titrante ajouté produit une courbe à 3 zones :
| Zone | Description | Signification |
|---|---|---|
| 1 | pH varie lentement | L'acide est en excès |
| 2 | Saut brutal de pH | Équivalence atteinte |
| 3 | pH varie lentement | La base est en excès |
2️⃣ L'équivalence⚓︎
Définition⚓︎
À l'équivalence, les réactifs ont été mélangés en proportions stœchiométriques : tout l'acide a réagi avec toute la base ajoutée.
La relation à l'équivalence⚓︎
Pour un titrage acide faible (AH) / base forte (HO⁻) :
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ 📌 À RETENIR : │
│ │
│ n(acide) = C(titrante) × VE │
│ m(acide) = n × M │
│ │
│ ⚠️ VE doit être en LITRES dans la formule │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
Détermination de \(V_E\)⚓︎
| Méthode | Principe | Quand l'utiliser |
|---|---|---|
| Tangentes | Tracé graphique (2 tangentes parallèles + médiane) | Courbe fournie |
| Dérivée | Calcul de ΔpH/ΔV → maximum | Tableau de valeurs fourni |
3️⃣ Les solutions tampons⚓︎
Définition⚓︎
Une solution tampon est une solution dont le pH varie peu lors de l'ajout modéré d'un acide, d'une base, ou lors d'une dilution.
Composition⚓︎
Zone de fonctionnement⚓︎
💡 Autour du pKa, les deux formes (AH et A⁻) coexistent et peuvent absorber les variations de pH.
Exemples en cosmétique⚓︎
| Tampon | Composition | pH ≈ | Usage |
|---|---|---|---|
| Citrate | Acide citrique + citrate de Na | 3–6 | Stabilisation pH des crèmes |
| Lactate | Acide lactique + lactate de Na | 3–5 | Soins hydratants |
| Phosphate | H₂PO₄⁻ + HPO₄²⁻ | 6–8 | Tampons biologiques |
Rôle en cosmétique⚓︎
| Fonction | Explication |
|---|---|
| Stabiliser le pH | Le pH ne dérive pas pendant le stockage |
| Résister aux variations | Contact avec la peau ne modifie pas le pH |
| Garantir l'efficacité | Un actif pH-dépendant reste sous sa forme active |
Comment reconnaître un tampon ?⚓︎
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│ │
│ 📌 RECONNAÎTRE UN TAMPON : │
│ │
│ ✅ Contient un acide FAIBLE + sa base conjuguée │
│ ✅ pH ≈ pKa (± 1) │
│ ✅ Le pH est stable lors d'ajouts modérés │
│ │
│ ❌ PAS un tampon si : │
│ • Acide FORT (HCl) + sel │
│ • Base FORTE seule (NaOH) │
│ • Acide seul (sans sa base conjuguée) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
4️⃣ Exploitation d'un titrage : méthode complète⚓︎
Étape 1 – Lire la courbe⚓︎
Décrire les 3 zones, repérer le saut de pH.
Étape 2 – Déterminer \(V_E\)⚓︎
Par la méthode des tangentes ou de la dérivée.
Étape 3 – Calculer⚓︎
Étape 4 – Conclure (posture E2)⚓︎
Résultat → Comparaison → Décision
« La masse d'allantoïne est de 0,95 g. Le cahier des charges impose [0,8 – 1,2 g]. La valeur est conforme. Le lot peut être validé. »
📌 À retenir pour l'E2⚓︎
Formules essentielles⚓︎
| Formule | Utilisation |
|---|---|
| n = C × \(V_E\) | Quantité de matière à l'équivalence |
| m = n × M | Masse de l'espèce titrée |
| C = n / V | Concentration (si volume connu) |
Vocabulaire à maîtriser⚓︎
| Terme | Définition |
|---|---|
| Titrage | Méthode de mesure par réaction chimique |
| Solution titrante | Solution de concentration connue (dans la burette) |
| Solution titrée | Solution à doser (dans le bécher) |
| Équivalence | Réactifs en proportions stœchiométriques |
| \(V_E\) | Volume versé à l'équivalence |
| Solution tampon | Solution dont le pH varie peu |
🔗 Lien avec la suite de la progression⚓︎
| Séance | Réinvestissement |
|---|---|
| S22 | Évaluation type E2 (exploitation de données de titrage) |
| S26 | Transformations chimiques (cinétique, catalyse) |
| S27–S28 | Entraînement et évaluation E2 complète |