Résumé de la volumétrie

Réactions de neutralisation

  • Volumétrie: on effectue une réaction de neutralisation et on mesure le volume de titrant nécessaire à la neutralisation complète (comme on a fait au laboratoire, avec l'eau Volvic et le vinaigre). On neutralise un acide par une base (hydroxyde) ou une base (hydroxyde) par un acide: le volume de solution nécessaire à la neutralisation exacte est déterminé par le virage d’un indicateur approprié.

  • A que sert le volume mesuré ? A déterminer la concentration (molarité et titre) de la substance titrée.

Les exercices qui vont du $2$ au $17$ sont des exercices de ce type.
Voici, pour rappel, l'exercice $3$: le solution titrée est le $\ce{NaOH}$ et le titrant est le $\ce{H2SO4}$.

$14,8\cdot 10^{-3}\,\mathrm{L} \times 0,2\,\mathrm{mol/L}=0,00296\,\mathrm{mol}$ de $\ce{H2SO4}$.
$\ce{H2SO4}$ + $\ce{2NaOH}$ $\ce{->}$ $\ce{Na2SO4}$ + $\ce{2 H2O}$
proportions $1$ $2$
$\mathrm{mol}$ $0,00296$ $\stackrel{\times \frac{2}{1}}{\longrightarrow}$ $0,00592$

La molarité de NaOH se calcule ainsi: $\ce{[NaOH]}=\frac{0,00592\,\mathrm{mol}}{0,025\,\mathrm{L}}=0,24\,\mathrm{mol/L}$

Le $\ce{pH}$

Le $\ce{pH}$ n'est qu'un logarithme décimal. Le logarithme permet de simplifier un nombre qui, en notation scientifique, a une puissance de dix (exemple: $1\cdot10^{-10}$). Avec le $log$, la puissance de dix disparait ... ce qui est bien pratique !

Plus précisément, le $\ce{pH}$ est le logarithme négatif de la molarité de $\ce{H+}$ (=$\ce{H3O+}$). Par analogie, le $\ce{pOH}$ est le logarithme de la molarité de $\ce{OH-}$ .

Calcul du $\ce{pH}$ à partir de la molarité $[\ce{H+}]$

Milieu acide Milieu basique
les ions $\ce{H+}$ sont dominants les ions $\ce{OH-}$ sont dominants
$\ce{pH}=-log(\ce{[H+ ]})$ $\ce{pOH}=-log(\ce{[OH- ]})$

Noter que les crochets servent à indiquer la molarité de l'espèce chimique: $[\ce{H+}]$ est la molarité des ions $\ce{H+}$.

Passage du $\ce{pH}$ au $\ce{pOH}$ et vice-versa.

Une relation très pratique, qui découlent de la relation $[\ce{H+}]\cdot[\ce{OH-}]=1\cdot 10^{-14}$ toujours valable en milieu aqueux, est la suivante: $$ \ce{pH}=14 - \ce{pOH} $$

Quelques astuces:

  • Si le milieu est acide, vous pourrez déterminer le $\ce{pH}$ après avoir calculé la molarité $[\ce{H+}]$

  • Si le milieu est basique,

    • vous déterminerez d'abord le $\ce{pOH}$, après avoir calculé la molarité $[\ce{OH-}]$
    • vous calculerez le $\ce{pH}$, avec $\ce{pH}=14 - \ce{pOH}$

Les exercices qui vont du $21$ au $25$ sont des exercices de ce type.

Calcul de la molarité $[\ce{H+}]$ à partir du $\ce{pH}$

L'opération inverse du logarithme décimal est la

$$ \ce{[H+ ]}=10^{-\ce{pH}} $$

Cette relation est utile lorsqu'on donne le $\ce{pH}$ et on demande de calculer la molarité $\ce{[H+ ]}$.

Les exercices sur les dilutions vous obligent à utiliser cette relation:

  • On calcule $\ce{[H+ ]}$ à partir du $\ce{pH}$
  • On recalcule $\ce{[H+ ]}$ après dilution
  • On calcule le nouveau $\ce{pH}$

Les exercices $19$ et $20$ sont des exercices de ce type.

Si le milieu est basique, il y a quelques étapes supplémentaires, car il faut passer par le $\ce{pOH}$:

  • On calcule le $\ce{pOH}$ à partir du $\ce{pH}$
  • On calcule $\ce{[OH- ]}$ à partir du $\ce{pOH}$
  • On recalcule $\ce{[OH- ]}$ après dilution
  • On calcule le nouveau $\ce{pOH}$
  • On calcule le nouveau $\ce{pH}$ à partir du $\ce{pOH}$