Un dosage est une technique qui permet de déterminer la concentration molaire d’une espèce chimique dissoute dans une solution.

Il existe plusieurs méthodes pour doser une espèce en solution : on peut par exemple utiliser le dosage par titrage ou encore le dosage par étalonnage.

C’est ce dernier type de dosage que nous allons développer.

Dans le dosage par titrage, on utilise une solution appelée titrant qui permet de "neutraliser" la solution à étudier. Les titrages acido-basiques sont généralement les dosages par titrages les plus utilisées mais on peut aussi utiliser des dosages par titrage par oxydo-réduction.

Les techniques de dosages, qu'elles soient obtenues par titration ou étalonnage, sont très importantes dans de nombreuses industries : on utilise par exemple les techniques de dosage en médecine pour doser des médicaments ou encore dans l'industrie agro-alimentaire pour doser les quantités de solutés à incorporer dans les boissons (on peut étudier par exemple la concentration du fer dans le vin, on peut étudier la concentration de certains acides dans des boissons de type cola...)

Principe d'un dosage par étalonnage

Explication du principe

Le dosage par étalonnage repose sur l’utilisation de solutions (appelées solutions étalons) qui contiennent l’espèce chimique à doser en différentes concentrations connues. 

Il suppose également que la concentration de l’espèce chimique influe sur une grandeur physique ( comme par exemple l'absorbance, la conductivité etc...) qu’il est possible de mesurer. En effet, il faut utiliser des valeurs qui sont dépendantes de la concentration. On compare ensuite les propriétés physiques de l’échantillon à la même propriété physique pour une gamme étalon.

Comment procéder ?

Pour réaliser un dosage par étalonnage, il faut reporter sur un graphique des points dont l’abscisse correspond à la concentration des solutions connues et l’ordonnée correspond à la grandeur physique mesurée.

On obtient alors une courbe appelée courbe d’étalonnage. Il suffit alors de mesurer la grandeur physique de la solution à doser afin d’obtenir un point de la courbe dont l’abscisse indique la concentration recherchée.

Courbe d'étalonnage

Le graphique ci-contre représente une courbe d’étalonnage linéaire (ce qui est souvent le cas).

Elle a été tracée en utilisant des solutions étalons de concentration C1, C2, C3, C4 et C5 associées respectivement à des grandeurs X1, X2, X3, X4 et X5.  

La solution dosée à une concentration C qui peut être trouvée en plaçant sur la courbe le point d’ordonnée X (grandeur mesurée pour la solution dosée ).

En effet, selon les lois de chimie, la matière se conserve, ainsi :

CiVi = CfVf.

Avantages et limites d'un dosage par étalonnage

Avantages

Le dosage par étalonnage est une technique non destructive puisqu’elle n’altère par  l’échantillon dosé contrairement aux dosages par titrage qui nécessitent une réaction chimique.  Par ailleurs il n’exige en règle général qu’un volume modéré de solution.

Inconvénients

Quand on réalise un dosage par étalonnage par conductimètrie, cela impose de connaître la nature des ions présents en solution. (ce qui n’est pas toujours facile à réaliser), la méthode n’est pas applicable quand il y a un mélange de solutés ou quand les concentrations sont très importantes.

Quand on réalise un dosage d’étalonnage par spectrophotométrie, il faut que la lumière soit monochromatique et que la concentration ne soit pas trop élevée.

Principales technique de dosage par étalonnage

Les principales techniques utilisées pour réaliser un dosage par étalonnage sont la spectrophotométrie et la conductimétrie.

La spectrophotométrie

Comment fonctionne un spectrophotomètre ? La spectrophotomètre permet de mesurer la quantité de lumière absorbée.

  • Qu’est ce que la spectrophotométrie ?

Quand la lumière passe à travers une solution colorée, celle-ci est absorbée par le ou les solutés. On parle d’absorbance ou encore de densité optique.

La spectrophotométrie permet ainsi d’étudier d’absorbance de solutions dans l’infrarouge, le visible et dans l’ultraviolet. En effet, quand la lumière blanche (qui est composée de toutes les couleurs) passe à travers une solution colorée, la solution n’absorbe que quelques radiations et les autres sont réémises.

  • Comment mesure t-on l’absorbance d’une solution ?

On mesure l’absorbance (A) grâce à un spectrophotomètre. Celui-ci mesure qui l’absorbance (A) d’une solution pour une longueur d’onde donnée.

Le spectrophotomètre est composé d’une source de lumière et d’une fente qui permet d’isoler un faisceau quasi monochromatique (pour ne sélectionner qu’une seule longueur d’onde). Dans une cuve, on introduit la solution à tester.

Un détecteur placé après la cuve permet de détecter les intensités lumineuses avant et après le passage du faisceau.

Comment l'absorbance peut-elle être liée aux longueurs d'onde ? Étendue du spectre électromagnétique.

  • Comment évolue l’absorbance ?

Elle varie en fonction de la concentration en suivant la loi de Beer-Lambert:

A = \varepsilon .c.l

Avec ε = absorbance appelée aussi coefficient d’extinction spécifique, l = longueur de la cuve, c la concentration en solution

Cette formule indique une relation linéaire entre l’absorbance et la concentration ce qui implique que la courbe d’étalonnage est une droite et peut donc être tracée avec un nombre limité de points.

  • Comment fait-on en pratique ?

Avant toute chose, on étalonne le spectrophotomètre en utilisant une solution de solvant pour régler le « zéro ». (Cette solution s’appelle un blanc).

On utilise une solution mère colorée (par exemple de la teinture d’iode). On effectue ensuite une série de dilution et on note l’absorbance indiquée pour chaque solution fille.

Mise en application :

Le tableau suivant donne les résultats d’une absorbance de diverses solutions étalons :

Numéro d'échantillonConcentration en mg/lAbsorbance
150.388
2100.775
3151.17
4x0.590

Comment peut on trouver la valeur de la concentration pour l'échantillon numéro 4 ?

Il suffit de tracer le graphique A = f(C). Le graphique va donner une droite, il suffit de repérer l’absorbance 0.590 et de reporter la mesure sur la droite. La concentration recherchée est de 7,5 mg/L.

La conductimétrie

  • Qu’est ce que la conductivité (ou la conductance d’une solution ?

Quand une solution contient des ions, elle conduit l’électricité. Dans le cas contraire, on dirait que la solution est isolante.

Une solution ionique, appelée électrolyte, est conductrice d’électricité à cause de la présence d’ions. Ainsi (contrairement à ce qui peut se faire en physique ou on étudie la résistance), on étudie la conductance de certaines solutions car elle est proportionnelle à la concentration en soluté.

Bon à savoir : dans une solution ionique on trouve des ions chargés positivement que l’on nomme cations et des ions chargés négativement que l’on nomme anions.

Attention à ne pas confondre les anions et les cations avec les électrodes de sortie, en physique,  appelées cathodes et anodes. L’anode est chargée positivement et la cathode négativement.

  • Comment se mesure la conductance d’une solution ?

La conductance ou conductivité est mesurée à l’aide d’un conductimètre. Le conductimètre est un capteur qui permet de mesurer la conductivité d’une solution entre deux électrodes.

  • Comment note-t-on la conductivité ?

La conductivité d’une solution est notée σ et s’exprime en Siemens par mètre. La conductivité d’une solution est l’inverse de la résistance, on peut donc la noter ainsi :

G = \frac{1}{R}

Avec R =  La résistance en Ohm. On peut aussi en déduire sachant que U = R.I que la conductivité peut s’écrire ainsi :

G = \frac{I}{U}

La conductance est surtout fonction de la surface des électrodes, de la distance entre elle.

G = \sigma \frac{S}{L}

Ou S est la surface des électrodes et L la distance entre elles et σ la conductivité de la solution. Généralement, on simplifie la relation ainsi :

G = k.\sigma

Ou k représente la constante de la cellule.

La conductivité d’une solution dépend essentiellement de trois paramètres :

  • La température
  • La nature des ions
  • La concentration

La loi de Kohlraush établit la relation entre la concentration d’une solution et la conductivité : ainsi pour une solution diluée, la conductivité d’un électrolyte σ est proportionnelle à sa concentration :

\sigma = \lambda .C

Il s’agit d’une relation linéaire qui aboutit à une courbe d’étalonnage correspondant à une droite.

  • Comment, en pratique fait on ?

Il faut se munir d’une pipette graduée contenant un réactif titrant. On place la pipette au dessus d’un bécher muni d’un agitateur magnétique et on plonge le conductimètre.

Bon à savoir : les mesures de conductance se font toujours sous agitation magnétique. La cellule du conductimètre ne doit jamais toucher les parois du bécher.

On verse progressivement (goutte à goutte) le réactif dans le bécher et on note les volumes versés et la conductance observée et on reporte les données sur un graphique (sur papier millimétré idéalement).

Note : pour effectuer l’étalonnage, on utilise une solution dite étalon dont on connaît la conductance à la même température.

Bon à savoir : dans les exercices de chimie sur les titrations par étalonnage, on demande à l'élève d'être très rigoureux dans le tracé des courbes. Faites bien attention a reporter les mesures, si possible sur un papier adapté comme un papier millimétré (lors d'examens ces papiers sont fournis). Une erreur de report peut fausser votre réponse.

Vous avez aimé l’article ?

Aucune information ? Sérieusement ?Ok, nous tacherons de faire mieux pour le prochainLa moyenne, ouf ! Pas mieux ?Merci. Posez vos questions dans les commentaires.Un plaisir de vous aider ! :) (4,73/ 5 pour 30 votes)
Loading...

Yann

Fondateur de Superprof et ingénieur, nous essayons de rendre disponible la plus grande base de savoir.
Passionné par la physique-chimie et passé par la filière scientifique au lycée, je partage mes cours (après les avoir mis à jour selon le programme de l’Éducation Nationale).

Vous avez aimé
cette ressource ?

Bravo !

Téléchargez-là au format pdf en ajoutant simplement votre e-mail !

{{ downloadEmailSaved }}

Votre email est invalide