Titrages complexométriques et par précipitation : principes clés

Titrages complexométriques

Titrages complexométriques. Le titrage complexométrique volumétrique fait intervenir un titrant qui forme un complexe avec la substance analysée. En ce qui concerne les complexes, on distingue deux éléments principaux : l'atome (ou l'ion) central et le ligand. Le ligand peut être de nature différente selon le cas.

Structure des complexes

Un complexe est composé d'un atome ou d'un ion central entouré de ligands. Selon la nature du ligand on distingue :

• Atomes ou molécules : lorsque le ligand est une molécule ou un atome neutre, on parle de complexes de coordination. Le ligand est alors une espèce neutre qui coordonne l'ion central.

Exemple : [Co(NH₃)₆]³⁺ (complexe de cobalt hexammine).

• Ion : lorsque le ligand est un ion, on parle de complexe ionique.

Exemple : [Ag(CN)₂]^- (complexe argent-cyano).

Ligands polydentés et nombre de coordination

Un ligand qui possède deux ou plusieurs atomes donneurs liés à l'atome central est appelé polydenté. Ceux qui ont deux atomes donneurs sont bidentés, ceux qui en ont trois sont tridentés, etc. Le nombre de coordination correspond au nombre de ligands (ou de sites donneurs) autour de l'atome central ; les nombres de coordination les plus courants sont 2, 4 et 6. Les liaisons entre l'atome central et les ligands sont généralement des liaisons de coordination de force variable.

Titrages par précipitation et gravimétrie

Titrages par précipitation. Gravimétrie : Si l'on considère un composé tel que l'AgCl, celui-ci est peu soluble dans l'eau. Selon la théorie des équilibres en solution, il existe un équilibre entre AgCl solide et ses ions dissous Ag⁺ et Cl^-.

Produit de solubilité (K_ps)

La constante d'équilibre appelée produit de solubilité est définie comme le produit des concentrations des ions dissous, chacune portée à son coefficient stœchiométrique :

K_ps = [Ag⁺][Cl^-]

Connaissant le produit de solubilité, on peut déterminer la solubilité du composé à une température donnée (par exemple 25 °C, température de référence pour de nombreuses constantes de solubilité).

Influence de la concentration ionique

Selon le principe de Le Chatelier, si la concentration des ions en solution augmente, l'équilibre est déplacé vers la formation du solide et un précipité peut se former, ce qui diminue la concentration des ions en solution.

Fractionnement par précipitation

Fractionnement (précipitation) : lorsque plusieurs ions peuvent précipiter avec un réactif commun, il est possible de précipiter séparément chaque ion en contrôlant les conditions expérimentales (pH, potentiel, concentration, etc.). Ce procédé permet de séparer sélectivement les ions.

Solubilité des précipités

Solubilité des précipités : Certains sels sont très peu solubles. De même, les hydroxydes peu solubles peuvent se dissoudre en milieu fortement acide. La solubilité dépend donc du pH et d'autres paramètres de la solution.

Titrages par précipitation (volumétrie)

Titrages par précipitation : Le principe est qu'un ion est progressivement précipité par ajout d'un titrant jusqu'à la fin de la réaction. Le point final du titrage est détecté par un indicateur qui signale l'apparition d'un excès de titrant (par exemple par un changement de couleur).

Le volume de titrant utilisé pour obtenir la précipitation complète permet de déterminer la quantité de substance présente dans l'échantillon. En principe, pour qu'une réaction de précipitation soit utilisable en volumétrie, il est nécessaire que :

• La réaction de précipitation soit quantitative et stœchiométrique (il ne faut pas qu'il reste une quantité significative de réactif non réagissant).
• Le précipité formé soit suffisamment insoluble pour se déposer nettement et ne pas rester en solution.
• Un indicateur permette de détecter le point final du titrage.

Lorsque ces conditions sont réunies, la titrimétrie par précipitation permet une détermination précise de l'analyte. En gravimétrie, on pèse directement le précipité isolé pour en déduire la quantité d'analyte.