Comment fonctionne le titrage ?

Le titrage est un procédé qui permet de déterminer la concentration d’une substance chimique dans une solution, par exemple la concentration d’acide chlorhydrique ou de soude caustique.

Comment se déroule un titrage ? Le « modèle du ballon de football dans la salle de classe »

Le procédé du titrage est simple et précis. Le « modèle du ballon de football dans la salle de classe » en explique le fonctionnement :

imaginons que tu souhaites savoir combien d’enfants présents dans une salle de classe aiment jouer au football. Mais tu n'as pas le droit de poser la question ni d’entrer dans la classe. Pour y parvenir, tu vas donc faire rouler des ballons de football dans la salle de classe par la porte ouverte. L’un après l’autre.

Si un « footeux » dans la salle de classe n’a pas de ballon, alors il s’emparera d'un ballon et se mettra à dribbler avec. Lorsque tous les « footeux » auront un ballon, les ballons suivants rouleront tout simplement jusqu’à la porte en face pour en sortir, puisque les autres enfants ne montreront aucun intérêt pour les ballons. La réponse à la question initiale est maintenant très simple : il y a autant d’enfants qui aiment le football dans la salle que de ballons auront disparu dedans.

Solution titrante et solution titrée

En chimie, les ballons de football et les enfants sont remplacés par deux substances qui entrent ensemble en réaction, de manière comparable aux enfants qui attrapent les ballons. Les ballons représentent la « solution titrante » (que nous connaissons précisément) et les enfants la « solution titrée » (pour laquelle nous cherchons à savoir à quelle concentration elle contient notre substance).

Au goutte à goutte, la solution titrante est versée dans la solution titrée. La solution titrante employée dépend de la substance présente dans la solution titrée. Pour déterminer la concentration de la solution titrée « acide chlorhydrique », il faut une solution titrante autre que celle utilisée pour déterminer la concentration de la solution titrée « soude caustique ».

Montage et déroulement de l’essai

Le montage de l’essai du titrage consiste le plus souvent à fixer une burette (un mince tube en verre comportant une échelle graduée et un robinet de fermeture en bas) à un trépied. En dessous se trouve un erlenmeyer (fiole) ou un bécher (vase). La burette contient la solution titrante et le verre en dessous la solution titrée. La solution titrée contient un indicateur, par exemple un colorant. Par un changement de couleur soudain, celui-ci indique quand la réaction chimique est entièrement terminée (« tous les enfants qui aiment le football ont un ballon ! »).

En ouvrant le robinet de la burette, la solution titrante coule lentement dans le verre contenant la solution titrée. Il convient d’observer attentivement le contenu du verre afin de voir le changement de couleur de l’indicateur dès qu’il intervient. La réaction chimique sera alors entièrement terminée. Il faudra donc fermer le robinet et noter le volume de solution titrante nécessaire pour la réaction. La solution titrée doit être remuée en permanence (soit à la main, soit à l’aide d’un agitateur magnétique) afin que la solution titrante soit répartie de manière homogène dans la solution titrée.

Un exemple concret issu de la pratique

Tu veux déterminer la concentration d’un mélange vinaigre/eau. Pour cela, tu mélanges d’abord de la phénolphtaléine (colorant) dans la solution vinaigrée. Cette solution titrée est translucide au départ. Tu verses ensuite exactement 100 ml de mélange vinaigre/eau dans le bécher.

Ensuite, tu remplis la burette de soude caustique d’une concentration connue (par exemple 0,1 mole, soit 0,1 unité de soude « normalisée » par litre d’eau, que l’on peut acheter toute prête ou mélanger soi-même avec de la soude - attention, substance corrosive - porter des lunettes de protection !).

Le titrage peut maintenant commencer, pour cela fais couler la solution titrante (soude caustique) dans la solution titrée (vinaigre, soit acide acétique). Dès l’instant où la soude caustique a entièrement neutralisé l’acide, la phénolphtaléine colore la solution en rose.

Pour terminer, ferme le robinet et note la quantité de soude utilisée. Pour connaître la concentration de vinaigre recherchée, il ne reste plus qu’à diviser cette quantité par le volume de solution titrée et à la multiplier par la concentration de 0,1 mole par litre (règle de trois). Exemple : après avoir versé au goutte à goutte 25 ml de soude caustique 0,1 molaire dans la solution vinaigrée (100 ml), cette dernière change de couleur. La solution vinaigrée a donc une concentration de 100 ml/25 ml x 0,1 mole, soit 0,4 mole.

Tu souhaites savoir combien de vitamine C contient ta pomme ? Alors lis le protocole expérimental suivant :

Auteur : texte et illustrations: scienceRELATION
Editeur : Michelle Schaltz (FNR)