Doser une solution, c'est trouver sa concentration en la faisant réagir, goutte à goutte depuis une burette, avec une solution de concentration connue. Au point d'équivalence, les deux réactifs ont été mélangés en proportions exactes. Avec la normalité, un seul calcul suffit pour tous les dosages : acide-base, redox ou par précipitation.
L'essentiel
- Au point d'équivalence, le nombre d'équivalents apportés par la burette est égal au nombre d'équivalents dosés : N₁ × V₁ = N₂ × V₂. C'est tout l'intérêt de la normalité (N = z × C) : elle intègre déjà les coefficients de la réaction.
- z selon le dosage : acide-base, nombre de H⁺ ou OH⁻ échangés (H₂SO₄ : 2) ; redox, nombre d'électrons échangés (MnO₄⁻ : 5 ; Cr₂O₇²⁻ : 6 ; Fe²⁺ : 1 ; I₂ : 2 ; thiosulfate S₂O₃²⁻ : 1) ; précipitation, charge de l'ion (Ag⁺, Cl⁻ : 1).
- Dosages acide-base : on suit la couleur d'un indicateur (phénolphtaléine, hélianthine, bleu de bromothymol) choisi pour que sa zone de virage contienne le pH d'équivalence. Acide fort + base forte : pH 7 à l'équivalence ; acide faible + base forte : pH supérieur à 7, et à la demi-équivalence pH = pKa.
- Courbe de titrage : le pH change lentement, puis fait un saut brusque autour de l'équivalence. Avant l'équivalence, le pH se calcule avec le réactif titré restant, divisé par le volume total.
- Dosages redox : en permanganométrie (manganimétrie), pas d'indicateur, car MnO₄⁻ violet devient Mn²⁺ presque incolore ; la première goutte en excès donne une teinte rose persistante. En iodométrie, l'empois d'amidon, indicateur spécifique du diiode, donne une couleur bleu foncé. En bichromatométrie, on utilise la diphénylamine (ou son sulfonate), qui vire au violet.
- Argentimétrie (dosage par précipitation avec Ag⁺) : méthode de Mohr, indicateur chromate de potassium, qui forme un précipité rouge brique de chromate d'argent à la fin ; méthode de Volhard, dosage en retour de l'excès de Ag⁺ par le thiocyanate, avec des ions fer(III) comme indicateur (coloration rouge).
- Dosage en retour : on ajoute un réactif en excès connu, puis on dose cet excès. Équivalents de l'espèce cherchée = équivalents ajoutés − équivalents de l'excès.
- Teneur ou pureté : on calcule les équivalents trouvés, puis la masse (m = éq × M/z) de l'espèce cherchée, et on la divise par la masse de l'échantillon.
Les formules
- Équivalence
- N₁ × V₁ = N₂ × V₂
- N = z × C
- Équivalents et masse
- éq = N × V ; m = éq × M/z
- V en L
- Dosage en retour
- éq(cherché) = éq(ajoutés) − éq(excès)
- réactif ajouté en excès connu, puis excès dosé
- Pourcentage (pureté, teneur)
- % = m(espèce)/m(échantillon) × 100
- masses en g
La méthode
- 1Identifie le type de dosage et la valeur de z pour chaque réactif (H⁺, OH⁻, électrons ou charge de l'ion).
- 2Convertis les molarités en normalités si besoin (N = z × C), ou inversement (C = N/z).
- 3Écris l'égalité des équivalents : N₁V₁ = N₂V₂, en retirant l'excès s'il s'agit d'un dosage en retour.
- 4Pour une teneur, calcule les équivalents de l'espèce, puis sa masse m = éq × M/z, puis le pourcentage.
- 5Pour un pH avant l'équivalence, calcule les moles du réactif titré restant et divise par le volume total.
- 6Pour l'indicateur : amidon pour I₂, rien pour MnO₄⁻, diphénylamine pour Cr₂O₇²⁻, chromate de potassium pour Mohr, fer(III) pour Volhard.
Un exemple résolu
On dissout 0,40 g d'un minerai de fer ; après traitement, tout le fer est à l'état Fe²⁺. Il est titré par 25,0 mL de permanganate de potassium 0,1 N. Quel est le pourcentage de fer dans le minerai ? (Fe = 56)
- 1.Équivalents de permanganate versés : 0,1 × 0,025 = 2,5 × 10⁻³ éq.
- 2.À l'équivalence, le fer(II) apporte autant d'équivalents : 2,5 × 10⁻³ éq.
- 3.Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻ : chaque ion cède un électron (z = 1), donc 2,5 × 10⁻³ mol de fer.
- 4.Masse de fer : 2,5 × 10⁻³ × 56 = 0,14 g.
- 5.Pourcentage : 0,14/0,40 × 100 = 35 %.
Réponse : Le minerai contient 35 % de fer.
Les pièges à éviter
- Utiliser C₁V₁ = C₂V₂ avec des molarités quand les réactifs n'échangent pas autant de particules : 25 mL de H₂SO₄ 0,1 M (0,2 N) demandent 125 mL de NaOH 0,04 M, pas 62,5 mL.
- Confondre normalité et molarité d'un oxydant : un dichromate 0,3 N est 0,3/6 = 0,05 mol/L.
- Oublier de retirer l'excès dans un dosage en retour : 5 méq (milliéquivalents, 1 méq = 10⁻³ éq) d'oxalate ajoutés − 1 méq en excès = 4 méq de calcium.
- Ajouter un indicateur en permanganométrie ou se tromper d'indicateur : l'empois d'amidon sert en iodométrie, le chromate de potassium dans la méthode de Mohr.
- Diviser par le volume d'une seule solution pour un pH en cours de titrage : il faut le volume total du mélange.
À retenir
À l'équivalence, N₁V₁ = N₂V₂ ; en dosage en retour, on retire l'excès ; amidon pour le diiode, pas d'indicateur pour le permanganate, chromate pour Mohr.