Sciences · Chimie
Titrage
Un titrage (ou dosage par titrage) détermine la concentration inconnue d’une espèce en solution en la faisant réagir avec une solution titrante de concentration connue, jusqu’à l’équivalence.
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Quelle est l’acidité d’un vinaigre, la teneur en vitamine C d’un jus de fruit, la dureté d’une eau ? Le titrage répond à ces questions en mesurant combien d’un réactif connu il faut ajouter pour consommer exactement l’espèce recherchée. C’est l’une des méthodes d’analyse les plus anciennes et les plus précises de la chimie, encore utilisée dans les laboratoires de contrôle de l’industrie alimentaire, pharmaceutique et environnementale.
Les conditions d’une réaction de titrage
La réaction utilisée doit être :
- totale : l’espèce titrée est entièrement consommée ;
- rapide : l’équilibre s’établit à chaque goutte ;
- unique : aucune réaction parasite ne consomme le réactif titrant.
Il faut en outre pouvoir repérer l’équivalence, par un changement de couleur, de pH ou de conductivité.
Le montage
| Matériel | Rôle |
|---|---|
| Burette graduée (25 ou 50 mL) | verse la solution titrante au dixième de millilitre près |
| Bécher ou erlenmeyer | contient un volume précis de solution titrée, prélevé à la pipette jaugée |
| Agitateur magnétique | homogénéise le mélange |
| pH-mètre, conductimètre ou indicateur coloré | repère l’équivalence |
On remplit la burette, on chasse la bulle d’air sous le robinet, on ajuste le zéro, puis on verse la solution titrante, rapidement au début puis goutte à goutte près de l’équivalence.
Le calcul à l’équivalence
Pour une réaction a A + b B → produits, où A est l’espèce titrée et B l’espèce titrante, l’équivalence vérifie :
n(A) initial / a = n(B) versé / b
soit, avec les concentrations et les volumes : C_A × V_A / a = C_B × V_E / b, où V_E est le volume versé à l’équivalence.
Les calculs reposent sur la stœchiométrie et les relations de concentration.
Repérer l’équivalence
Par un indicateur coloré
Quelques gouttes d’un indicateur coloré changent de teinte à l’équivalence. L’indicateur doit avoir une zone de virage qui contient le pH à l’équivalence : la phénolphtaléine (virage 8,2–10) convient au titrage de l’acide acétique par la soude, dont le pH à l’équivalence est basique.
Par pH-métrie
On mesure le pH après chaque ajout et on trace la courbe pH = f(V). L’équivalence correspond au saut de pH, au point d’inflexion de la courbe. On la repère par la méthode des tangentes parallèles ou, plus précisément, par le maximum de la dérivée dpH/dV.
| Titrage | pH à l’équivalence |
|---|---|
| Acide fort par base forte (HCl par NaOH) | 7 |
| Acide faible par base forte (acide acétique par NaOH) | > 7 |
| Base faible par acide fort (ammoniac par HCl) | < 7 |
À la demi-équivalence d’un acide faible, le pH est égal au pKa du couple : c’est un moyen de mesurer cette constante. Voir acides, bases et pH.
Par conductimétrie
La conductivité de la solution dépend des ions présents. Au cours du titrage, certains ions sont remplacés par d’autres plus ou moins conducteurs ; la courbe σ = f(V) est formée de deux segments de droite dont l’intersection donne V_E. La méthode est utile pour les solutions colorées ou troubles.
Les grands types de titrage
| Type | Réaction | Exemples |
|---|---|---|
| Acido-basique | transfert de H⁺ | acidité du vinaigre, du lait, d’un détartrant |
| D’oxydoréduction | transfert d’électrons | vitamine C par le diiode, fer par le permanganate, eau oxygénée |
| De précipitation | formation d’un solide | ions chlorure par le nitrate d’argent (méthode de Mohr) |
| Complexométrique | formation d’un complexe | dureté de l’eau (calcium et magnésium) par l’EDTA |
Le titrage d'oxydoréduction par le permanganate de potassium n’exige pas d’indicateur : la solution violette se décolore tant qu’elle réagit, et la persistance d’une teinte rose signale l’équivalence.
Dosage par titrage ou par étalonnage
Le titrage consomme l’espèce dosée par une réaction chimique. Le dosage par étalonnage, lui, compare une grandeur physique (absorbance de la lumière, conductivité) à celle de solutions de concentrations connues, sans réaction : c’est une méthode non destructive.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre dosage et titrage ?
Le dosage est le terme général pour déterminer une quantité ou une concentration. Le titrage est un dosage particulier, qui utilise une réaction chimique avec un réactif de concentration connue.
Pourquoi diluer la solution avant de la titrer ?
Pour obtenir un volume équivalent mesurable avec une burette, typiquement entre 10 et 20 mL. Une solution trop concentrée viderait la burette avant l’équivalence.
Que se passe-t-il après l’équivalence ?
L’espèce titrée a été entièrement consommée ; le réactif titrant ajouté ensuite s’accumule dans la solution sans réagir. C’est ce qui provoque le changement de couleur, de pH ou de pente de conductivité.