Titrage Acide-base

Introduction :

Pour le cours de chimie, nous étudions les interactions entre les acides et les bases. Nous apprenons à calculer la quantité d’acide nécessaire à la neutralisation d’une base théoriquement et vice-versa. Dans le cadre de ce laboratoire, nous devions neutraliser des acides faibles avec des bases fortes et une base faible avec un acide fort, et ainsi déterminer comment évoluait la courbe du pH de la substance qui était titrée, trouver son ph à neutralisation, à demi-neutralisation et le volume nécessaire à ces neutralisations. Puisque toutes les solutions étaient à même concentration, théoriquement le volume de base nécessaire à la neutralisation de l’acide devrait être le même. Est-ce le cas ? Nous allons expliquer les notions théoriques nécessaires à la bonne conduite du laboratoire, le matériel utilisé, le protocole et une exposition des résultats. Nous terminerons par l’analyse de ces derniers et un courte conclusion expliquant nos sources de biais et si nous avons atteint le but de ce laboratoire.

Cadre théorique :

Afin de mieux comprendre l’expérience suivante, il est nécessaire d’avoir assimilé certaines notions théoriques vu en classe. Les notions tel que base/acide faible, la constante K, le pH, le pH mètre, la préparation de solution, la demi-neutralisation et la neutralisation sont essentielles à la bonne réussite de ce laboratoire.

Premièrement, le pH est une échelle logarithmique représentant l’acidité et la basicité d’une substance. L’échelle du pH est une échelle s’étalent de 1 à 14 ou 1 est le plus acide, 14 le plus basique et 7 le pH neutre. Le pH calcule le nombre d’ions H+ par rapport à la relation pH = -log[H+]. Un ion est un atome ou le nombre d’électrons n’est pas égal à celui de protons. Donc le pH dépend du nombre d’ions d’hydrogène positif.

Le pH-mètre est l’outil de laboratoire électronique utilisé pour mesurer le nombre d’hydrogène positif (pH) de la solution. Il est composé d’une électrode que l’on dépose dans la substance pour mesurer le pH et d’un boitier avec écran numérique où apparait le pH de notre substance. Avant d’utiliser l’appareil, il est très important de calibrer le pH-mètre et de laver l’électrode en verre avec de l’eau dé ionisée afin de s’assurer que les résultats ne soient pas faussés par les expériences faites ultérieurement. Un pH de 7 est un pH neutre. L’eau déionisée détient un tel pH. La raison pour cela est que l’eau se dissocie de la façon suivante : H20→ H+ + OH-. Pour calculer le pH, on fait : ....

Ensuite, un acide est une substance qui, en solution, libère des ions H+ et qui a une orbitale vide. Une base est une substance qui, en solution, libère des ions OH- et qui a un doublet d’électrons. Un acide fort ou une base forte est un substance qui se dissocient complètement tandis qu’une base faible ou un acide faible ne ce dissocie pas complètement d’ou l’utilité de faire ce laboratoire.

Comme nous venons de le dire, les acides (ou les bases) n’ont pas tous la même force, car ils ne se dissocient pas tous aussi facilement. Nous sommes capable de déterminer le taux de dissociation d’une base ou d’un acide grâce à la constante de dissociation, Ka. C’est aussi grâce à cette constante que nous pouvons déterminer si un acide est fort ou faible et de même pour la base.

Le Ka est déterminé par la loi d’action de masse (la loi d’action de masse est une loi qui permet de définir l’équilibre d’un système réactionnel dans un volume fermé, à température constante et lorsque la réaction est réversible)et se calcule comme suit :

Pour une réaction A → B + C, Ka=...

Plus le Ka est grand, plus l’acide est fort. On peut facilement comprendre cela, car plus les produits (numérateur) sont grands, plus l’acide est dissocié, donc plus il est fort.

Par contre, neutraliser un acide ou une base ne signifie pas nécessairement que le pH obtenu est de 7 : cela signifie que tous les ions H+ sont neutralisés par des ions OH-. Par contre, dans le cas d’un acide faible neutralisé par une base forte, l’acide qui est dissocié formera une base conjuguée de force non négligeable qui rendra le pH un peu plus basique. Dans le cas d’une base faible neutralisée par un acide fort, la base dissociée formera un acide conjugué de force non négligeable qui rendra le pH un peu plus acide. C’est ce que nous allons pouvoir observer au cours de ce laboratoire.

La neutralisation est une réaction entre un acide et une base au cours de laquelle se forment un sel et de l'eau. La neutralisation est complète lorsque l’acide est devenu base (donc que son proton est libéré). C’est la même chose pour la neutralisation d’une base. On atteint la demi neutralisation lorsque l’on est à la solution tampon.

Calcul du Ka expérimental :

- log PH demi neutralisation

pour les diacides, il y a 2 Ka. Le deuxième va être beaucoup plus petit parce que le 1er ion dissocié va empêcher le 2e de se dissocier, à cause de la loi d’action de masse.

Pour terminer, lorsqu’on ajoute une substance basique dans une substance acide, il est souvent très difficile d’arriver à un pH neutre c’est pourquoi nous utilisons la méthode de calcul par interpolation pour le trouver. Elle permet de construire une courbe à partir de points ou de trouver un point à partir d’une courbe. L’équation utilisée est la suivante :

Cadre méthodologique :

Matériel :

Béchers

Ballons jaugés de 100 ml et 250 ml

Burette

Support Universel

Balance

Acide Formique (acide faible)

Acide Phosporique (acide faible)

Acide Acétique (acide faible)

Acide Oxalique (Acide faible)

Hydroxyde de Sodium (base forte)

Hydroxyde de ... (base faible)

Acide Chloridrique (acide faible)

Manipulations :

- Préparer les solutions

...