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B.O

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Introduction

Avant le TP

L’objectif de ce TP est de mettre en évidence les zones de prédominance d’un indicateur coloré en fonction du pH.

Pour cela, procédons à une analyse spectrophoto-métrique illustrant expérimentalement la prédomi-nance de la forme acide ou basique d’un indicateur coloré en fonction du pH.

L’expérience proposée ici est le dosage des ions hydrogénocarbonate dans une eau de source.Elle se réalise en plusieurs étapes : - préparation du pH-mètre- choix de l’indicateur coloré- mesures pH-métrique et spectrophotométrique

Remarque : les expériences proposées ici sont pos-sibles avec d’autres interfaces ExAO Jeulin ou un oscilloscope à mémoire – contacter notre support technique pour plus de renseignements.

Étalonnage du pH-mètreBrancher le pH-mètre sur la console Foxy®.Dans le logiciel « Atelier scientifique généraliste Physique-Chimie », glisser le pH-mètre sur l’axe des ordonnées.

Les molécules des organismes vivants présentent des structures et des propriétés spécifiques.- Effectuer une analyse

spectrophotométriquepour illustrer expérimen-talement la prédomi-nance de la forme acideou basique d’un indica-teur coloré en fonctiondu pH.

- Identifier l’espèce pré-dominante d’un coupleacide/base en fonctiondu pH du milieu et dupKa du couple.

TP SpectrophotométrieDurée de la séance : 2 heuresNiveau de difficulté :

Étalonner le pH-mètre à l’aide de deux solutions de pH connus (pH = 4 et pH = 7) en choisissant l’onglet « Réglage » présenté ci-dessous.

Pendant le TP

1- Titrage d’une solution d’ions hydrogénocarbonate par une solution d’acide chlorhydrique

Montage expérimental :Utiliser une burette de 25 mL, la remplir d’acide chlorhydrique de concentration C = 1,5.10-2 mol.L-1.Mesurer 50 mL d’eau minérale (Evian) à l’aide d’une fiole jaugée et verser ce volume dans un bécher.Utiliser un agitateur magnétique pour homogé- néiser la solution.L’équation de la réaction entre les ions hydrogéno-carbonate présents dans l’eau et les ions oxonium est :

HCO3 (aq) + H3O+ CO2,H2O + H2O

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2- Choix de l’indicateur coloré

Le diagramme de distribution du couple acido basique CO2, H2O/HCO3

-, ci-contre, permet de déterminer l’intervalle de pH où prédomine l’espèce CO2,H2O à 99%.À l’équivalence, le pH est d’environ 4,5.

Connaissant les zones de virage de quelques indicateurs colorés, en déduire l’indicateur coloré le mieux adapté.

Indicateur Couleur Zone Largeur de la

Forme acide Forme basique de virage zone de virage

Bleu de bromophénol Jaune Bleu 3,1 - 4,5 2,4

Hélianthine (ou méthyl-orange) Rouge Jaune 3,2 - 4,4 1,2

Vert de bromocrésol rhodamine Jaune Bleu 3,8 - 5,4 1,6

Bleu de bromothymol Jaune Bleu 6,0 - 7,6 1,6

Rouge de méthyle Jaune Rouge 4,8 - 6,0 1,2

Phénolphtaléine Incolore Rose 8,2 - 10,0 1,8

Nous choisirons ici le vert de bromocrésol. Ajouter quelques gouttes de cet indicateur à l’eau d’Evian contenue dans le bécher.

3- Étude de l’évolution du pH de la solution

Afin d’étudier l’évolution du pH de la solution, verser à l’aide de la burette graduée et par pas de 1 mL, l’acide chlorhydrique (dans le bécher). Penser à agiter le mélange.Relever le pH à chaque étape. La courbe obtenue est présentée ci-après. À l’aide des outils intégrés de l’Atelier scientifique, utiliser facilement la méthode des tangentes afin d’aboutir au volume et au pH équivalent.

4- Mesures spectrophotométriques

Afin de mettre en évidence expérimentale-ment la prédominance de la forme acide ou basique d’un indicateur coloré, il est néces-saire de déterminer la couleur du mélange, i.e la longueur d’onde absorbée.

Pour ce faire, utiliser le spectrophotomètre SOFI2 et son logiciel intégré. Dans l’onglet « Acquisition manuelle », choisir les deux longueurs d’onde caractéristiques du vert de bromocrésol (450 nm et 610 nm).

Pour chaque volume versé entraînant une variation de la couleur, extraire du bécher un volume suffisant pour remplir une cuve de spectrophotométrie et relever les absor-bances pour les deux longueurs d’onde ca-ractéristiques des formes acides et basiques.

En déduire les longueurs d’onde pour chaque pH connu de la solution.Conclure sur la prédominance de chaque forme en fonction du pH. Forme basique Forme acide

Matériel nécessaire

Console Foxy® Réf. 485 000

Atelier Scientifique Généraliste PC Foxy® Réf. 000 107

Burette de Mohr Réf. 713 185

Bécher forme haute 100 mL Pyrex® Réf. 713 613

Fiole jaugée 50 mL Réf. 713 266

Acide chlorhydrique 1M Réf. 106 004

Vert de bromocrésol (125 mL) Réf. 107 320

Électrode pH JLE10 Réf. 703 408

Capteur pH-mètre Réf. 482 203

Spectrophotomètre SOFI2 Réf. 202 896

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