Théorie du titrage acide-base

En chimie, le titrage est un processus par lequel un chimiste peut trouver la concentration d'une solution avec une bonne précision, s'il sait quelle substance s'y trouve. Cela peut être très pratique pour déterminer les concentrations d'acides et de bases, tels que l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium. Typiquement, le chimiste ajoute une seconde solution, goutte à goutte, jusqu'à ce que le mélange change brusquement de couleur, signalant la fin du titrage.

La solution de concentration inconnue est appelée le « titre ». La solution ajoutée est appelée le « titrant ». Dans le titrage acide-base, suffisamment de titrant est ajouté au titre pour le neutraliser. Donc, si le titre est une base, un chimiste ajoute un acide comme titre.

Un technicien de laboratoire ajoute un indicateur de couleur au titre avant qu'il n'indique le point de neutralisation. Ceci est important car s'il ajoute le titrant trop rapidement, le technicien peut passer directement au point de neutralisation et ne pas savoir exactement combien de titrant a été nécessaire pour l'atteindre.

Dans le titrage acide-base, le point de neutralisation se produit à un pH de 7,0. Le tournesol est un bon indicateur pour un titrage acido-basique, car il change de couleur à un pH d'environ 6,5 - assez proche, comme on l'expliquera au dessous de. Étant donné que les indicateurs réagissent avec la solution mesurée, ils doivent être utilisés avec modération, quelques gouttes seulement si possible.

Le point auquel le titrant neutralise complètement tout le titre, laissant de l'eau neutre, est appelé « point d'équivalence ». C'est à ce moment que le titrant a "utilisé" tout le titre. L'acide et la base se sont complètement annulés. Un exemple de ce type d'annulation mutuelle est illustré dans cette formule chimique :

HCl+NaOH-->NaCL+H₂O

A l'équilibre, le pH de la solution est de 7,0.

Si vous utilisez un pH-mètre, vous pouvez enregistrer le pH régulièrement au fur et à mesure que le titrant est ajouté. Un tracé du pH (en tant qu'axe vertical) par rapport au volume de titrant produirait une courbe en pente particulièrement raide autour du point d'équivalence. Le pH est une mesure de la concentration de H3O+ dans une solution. L'ajout d'une ou deux gouttes à une solution neutre modifie fortement la concentration en H3O+, d'un facteur 10 ou plus. Doubler la quantité ajoutée ne change pas autant la concentration. C'est ce qui rend la courbe de titrage si raide dans cette région, et rend donc le point d'équivalence si facile à identifier dans le graphique. La quantité de titrant nécessaire pour neutraliser le titre est donc facile à quantifier avec précision.

Une courbe de titrage peut également représenter graphiquement la conductivité (en tant qu'axe vertical) par rapport au titrant. Les acides et les bases conduisent l'électricité. Par conséquent, vous pouvez mesurer la conductivité en insérant des électrodes dans le titre. Les électrodes seraient attachées à une batterie et à un ampèremètre (ou voltmètre). La courbe de titrage changera brusquement au point d'équivalence. Dans ce cas, la conductivité aura un minimum notable au point d'équivalence. Cette méthode a l'avantage de ne pas avoir besoin d'indicateur, qui pourrait interférer ou participer à la réaction de neutralisation, affectant ses résultats.