Dosage volumétrique des ions chlorure (argentimétrie - Mohr)*

Dosage volumétrique des ions chlorure (argentimétrie - Mohr)*

REMARQUE  :  le dosage direct des ions chlorures par argentimétrie présenée ici nécessite l’utilisation d’ions polluants, les chromates, dont l’élimination par des
sociétés de retraitement est onéreuse. Une autre méthode moins polluante sera dorénavant mise en oeuvre : elle est basée sur l'utilisation d’un indicateur d’adsorption, la fluorescéine, qui permet d’effectuer le dosage direct des ions chlorures par réaction de précipitation sans ion chromate (méthode proposée par le chimiste polonais K. FAJANS en 1926).

Cette activité consiste à doser les ions chlorures présents dans une solution saline physiologique.

Une solution physiologique, également nommée liquide physiologique ou, improprement, "sérum physiologique" (car il ne s'agit en réalité pas d'un sérum) est généralement composée d'eau distillée et de chlorure de sodium (NaCl) telle que :

 

 

ρ(NaCl ; eau physiologique) = 9 g.L-1

La solution est utilisée en médecine pour :

  • nettoyer le nez, les oreilles ou les yeux, des bébés notamment ;
  • nettoyer les yeux de la présence de corps étrangers ou d'une infection mineure ;
  • y plonger provisoirement certains organes séparés du corps pour les maintenir en bon état (ou "en vie"), à des fins d'observation ou d'analyse ;
  • remplir les prothèses mammaires, afin qu'en cas de perforation, le liquide de remplissage soit sans danger pour le corps ;
  • composer des solutions de réhydratation injectées en perfusions intraveineuses suite à une déshydratation ou pour des patients ne pouvant boire.

Doser signifie rechercher la quantité de matière d'une espèce chimique en solution (réactif titré) en la faisant réagir avec une espèce chimique en solution de concentration exactement connue (réactif titrant).

 

 

Cette activité nécesssite donc des prérequis de la classe de 2nde (voire bien avant : 5ème, 4ème...) et des compétences nouvellement acquises en 1ère :

  • connaître les modes d'utilisation de toute la verrerie de laboratoire (pipette jaugée, pipette graduée, éprouvette graduée, fiole d'Erlenmeyer, burette graduée...) ;
  • respecter les informations présentes dans les documents de procédure opératoire pour visualiser correctement l'équivalence de la réaction ;
  • comprendre comment rédiger le tableau d'avanceement d'une réaction afin d'établir la relation à l'équivalence et le modèle de mesure.
  • analyser avant la manipulation (a priori ) les risques liés à la procédure opératoire 

Pour mettre en place une démarche de prévention, il est nécessaire de s’appuyer sur les neuf grands principes généraux (L.4121-2 du Code du travail ) qui régissent l’organisation de la prévention (source : http://www.inrs.fr/demarche/principes-generaux/introduction.html).

L'analyse des risques est systématiquement présentée sous forme de tableau, présentant :

Tableau analyse


Les mesures de prévention à prendre en compte doivent d'abord être des mesures de prévention collective, puis de  prévention individuelle.

Deux méthodes peuvent être mise en oeuvre pour le dosage des ions chlorure :

- la méthode de Mohrl : e titrage nécessite l’utilisation d’ions extrêmement polluants, les chromates. Leur élimination par des sociétés de retraitement est onéreuse.

- la méthode de Fajans : le titrage fait appel aux propriétés intrinsèques du précipité de nitrate d'argent (méthode proposée par le chimiste polonais K. FAJANS en 1926 ; il emploie la fluorescéine comme indicateur d'absorption).

 

Dosage des chlorures par la méthode de Fajans (argentimétrie)

Principe :

C’est un dosage par précipitation qui met en jeu deux solutions, constituées d’ions de charges opposés, qui, en se combinant, donnent naissance à un produit insoluble.

Cas des dosages argentimétriques :

Si on ajoute à une solution de chlorures (ions Cl-) des ions argentiques (ions Ag+) venant d’une solution de nitrate d’argent (AgNO3) en quantité connue et en excès, on obtient un précipité colloïdal blanc de chlorure d’argent AgCl (d’où le nom de dosage argentimétrique des ions Cl-).

Détermination de la fin de réaction :

Le précipité blanc de chlorure d’argent est peu visible. Comme indicateur de fin de réaction, on utilise la fluorescéine : c’est un indicateur d’adsorption, c’est-à-dire une substance capable de s’adsorber sur la surface d’un solide lors d’un titrage par précipitation. En solution aqueuse, la fluorescéine se dissocie partiellement selon la réaction acido-basique suivante : fluorescéine ==> anion fluorescéinate de couleur vert-jaune.

Avant l'équivalence (au début du titrage)

Après l’équivalence

Les particules du précipité sont chargées négativement ; les anions fluorescéinates sont éloignés des colloïdes par répulsion électrostatique (entre charges opposées)

Les particules de précipité sont chargées positivement car les ions Ag+ sont en excès : les anions fluorescéinates sont donc attirés sur les colloïdes

La solution est vert-jaune

Apparition d’une couleur rose-rouge
(formation de fluorescéinate d’argent)

 

 

Remarque sécurité : le chromate de potassium, à cette concentration en masse (1 g/L soit 0,1 % m/V) ne présente plus aucun risque pour les élèves mais en présente encore pour le techicien préparateur qui le prépare à partir d'une poudre. 
La substitution d'un produit dangereux par un produit qui ne l'est pas permet de ne plus exposer le préparateur : raison pour laquelle cette activité verra le remplacement du chromate de potassium par la 2,7 dichloro-fluorescéine (méthode de Fajans)

Securite chlorures 1

 

Securite chlorures fajans

 

La préparation du réactif à titrer se fait en fiole d'Erlenmeyer (col étroit pour limiter les projections) ;
la prise d'essai doit être réalisée avec un volume le plus exact possible. Le choix du matériel pour le prélèvement est donc essentiel.
Quel instrument choisir pour prélever la prise d'essai ?

La préparation du réactif titrant se fait dans la burette graduée. Il faut donc parfaitement savoir comment l'utiliser (rinçage, remplissage en éliminant toute bulles d'air, ajustage à zéro, lecture en tenant compte de la résolution)

Les photos suivantes montrent comment doit être utilisée une burette graduée (ici, une burette de résolution 0,1 mL avec bande photophore visible de dos -la partie blanche- mais utilisée dans une autre manipulation) :
Utilisation burette 1 1

 

Lecture des volumes :
Utilisation burette 3

Dans les exemples 1 (burette de 50 mL) et 2 (burette de 25 mL) :

  • déterminer le volume versé ;
  • déterminer la résolution de la burette.

 

 

1- Échantillon à analyser (= solution à titrer)

Eau physiologique de concentration c(NaCl ; eau physiologique) proche de 9 g.L-1 soit 0,150 mol.L-1

A diluer au 1/10 sous un volume final de 500 mL.

 

2- Réactifs et matériel

Verrerie usuelle : béchers, burette, pipettes jaugées, pipettes graduées…

Réactifs :        nitrate d’argent : c(Ag+ ; solution étalon AgNO3) = 0,02 mol.L-1 (solution titrante)
fluorescéine
(indicateur de fin de réaction).

 

3- Mode opératoire

  • Dans une fiole d’Erlenmeyer, introduire respectivement :
    • Une prise d'essai VPE eau physiologique = 10,0 mL d’eau physiologique à titrer ;
    • Ajouter 5 gouttes d'indicateur de fin de réaction : solution de fluorescéine (vert-jaune fluorescent)
    • Ajouter environ 20 mL d’eau distillée
  • Verser à la burette la solution de nitrate d'argent de concentration connue en agitant continuellement jusqu'à l'obtention d'une légère coloration rose-rouge qui détermine le point de fin de réaction de précipitation du chlorure d'argent.
  • Réaliser un premier essai et noter le volume équivalent obtenu VEquiv1 AgNO3.
  • Réaliser un second essai et noter le volume équivalent obtenu VEquiv2 AgNO3.

 

Deux essais ont été réalisés en condition de répétabilité :

  • même Manipulateur
  • même Méthode (procédure de mesure)
  • même Moyens (instruments)
  • même Milieu (laboratoire)
  • même Matériau (échantillon sur lequel est réalisée l'analyse)
  • pendant un laps de temps très court

 

 

La photo suivante montre les deux essais réalisées par un même élève (dosage par la méthode de Mohr) :
Dosage chlorures mohr 1


Les volumes à l'équivalence relevés sont :
Véquiv 1 AgNO3 = 15,8 mL
Véquiv 2 AgNO3 = 16,4 mL

On constate que la couleur pour l'essai 2 est plus intense que pour l'essai 1. 
Cela traduit le fait que le point d'équivalence a été dépassé.

 

La photo suivante montre le même titrage réalisé avec la fluorescéine (dosage par la méthode de Fajans) :
 Fajans 2 1

 

Présenter les indications de volume versé à l'équivalence sous une forme adaptée (remarque pour la suite : cela sous-entend sous forme de tableau).

Compléter le tableau d’avancement de la réaction décrite question Q3.a
(remarque pour la suite : ce type de tableau sera à construire seul par la suite).
En déduire l’égalité à l’équivalence.

Déterminer, à l’aide de l’égalité à l’équivalence, le modèle de mesure[1].

Isoler la grandeur de sortie et écrire l’équation aux grandeurs.

Valider par l’équation aux unités puis établir l’équation aux valeurs numériques de la grandeur de sortie.

Calculer la concentration massique en chlorure de sodium de la solution pour chaque essai.

Comparer avec la valeur issue de la pesée (AT précédente).

Données : c(AgNO3; sol AgNO3) = 0,02 mol.L-1 ; MNaCl = 58,45 g.mol-1 

 

[1] Relation mathématique qui est établie entre toutes les grandeurs intervenant dans un mesurage.

  

 

 

 

Date de dernière mise à jour : 17/02/2024

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