Titrage d’un acide polypro tique

À propos de cette expérience

Titrer l’acide phosphorique avec de l’hydroxyde de sodium en ajoutant des gouttes de manière contrôlée. Suivez les trois volumes d’équivalence stœchiométriques tout en mesurant le pH et les quatre fractions de protonation du phosphate.

Objectifs pédagogiques

Calculez les équivalents de base à partir des quantités d’acide et de titrant.
Reliez les zones de titrage à la répartition des espèces phosphatées.
Faites la distinction entre un point d’équivalence et un point final visuellement net.

Comment l’utiliser

1Ajoutez une goutte de 0,05 ml et examinez la réponse initiale.
2Ajoutez de la NaOH jusqu’à proximité des volumes des première et deuxième équivalences, en consignant le pH et les fractions des espèces.
3Comparez les régions de demi-équivalence aux valeurs de pKa correspondantes, en tenant compte du chevauchement des équilibres et de l’eau.
4Examinez la troisième équivalence et expliquez pourquoi son point final en solution aqueuse est mal défini.

Le modèle

D = [H^{+}]^{3} + K_{1} [H^{+}]^{2} + K_{1} K_{2} [H^{+}] + K_{1} K_{2} K_{3}

Le dénominateur normalise les quatre fractions de protonation du phosphate.

[H^{+}] + [N a^{+}] = [O H^{-}] + C_{T} (α_{1} + 2 α_{2} + 3 α_{3})

L’électroneutralité est calculée sans recourir à une approximation de Henderson-Hasselbalch par morceaux.

V_{e q, n} = n C_{a} V_{a} / C_{b}, n = 1, 2, 3

Les volumes d’équivalence dépendent des équivalents stœchiométriques de protons, et non des changements de couleur.

Hypothèses

Les valeurs de pKa sont 2,15, 7,20 et 12,35, et Kw est égal à dix puissance moins quatorze à 25 °C. Les concentrations remplacent les activités.
Tout le volume de titrant ajouté contribue à la dilution. Le système est fermé au dioxyde de carbone ; aucune précipitation de phosphate ni autre réaction secondaire n’est prise en compte.
Le réservoir est une représentation schématique de l’ajout, et non une burette de 50 ml étalonnée. L’horloge d’ajout commande le volume ajouté et ne calcule pas la vitesse de neutralisation.
La couleur de l’indicateur virtuel est illustrative ; le pH est affiché par le compteur numérique. On ne suppose pas que la troisième équivalence en solution aqueuse produise un point final pratique net.

À essayer en classe

Q1Pourquoi l’espèce phosphatée prédominante change-t-elle au fil des régions d’équivalence successives ?
Q2Pourquoi un troisième volume d’équivalence stœchiométrique peut-il exister sans qu’un point final de l’indicateur soit clairement discernable ?

Foire aux questions

Chaque équivalent convertit-il instantanément toutes les molécules dans l’état de protonation suivant ?

Non. Chaque point correspond à une distribution à l’équilibre. Même au volume d’équivalence, plusieurs états de protonation peuvent coexister.

Les volumes d’équivalence restent-ils fixes lorsque les concentrations de l’acide ou de la base changent ?

Non. Ils varient en fonction de la quantité d’acide divisée par la concentration de base. La courbe est retracée avec les volumes physiques d’ajout correspondants.