Chapitre 3 – Dosages colorimétriques
TP nº1 – Détermination de la concentration en sulfate de cuivre d’une solution
En utilisant les documents suivants, proposer une résolution du problème et le protocole associé.
Le problème : Déterminer la concentration de la solution Sx.
Doc.1. Matériel disponible
 Spectrophotomètre / colorimètre
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une pissette d’eau distillée ;
plusieurs pipettes jaugées de volumes différents avec leur propipette ;
plusieurs fioles jaugées de différents volumes ;
ordinateur avec un tableur – grapheur ;
des fiches techniques (colorimètre, préparation d’une solution par dilution, utilisation du tableur-grapheur de Latis
Pro).
Une solution de sulfate de cuivre concentrée, notée S0, de concentration connue
Une solution de sulfate de cuivre notée Sx de concentration inconnue Cx
Doc.2. Solution de Sulfate de cuivre
2+
CuSO4 (s)  S𝑂2−
4 (aq) + Cu (aq)
La coloration des solutions aqueuses de sulfate de
cuivre est due aux ions Cu2+.
Ci-contre, le spectre d’absorption d’une solution de
sulfate de cuivre.
Le maximum d’absorption de la solution de sulfate de
cuivre est : 800 nm
Doc.3. Dosage par étalonnage
Un dosage par étalonnage consiste à déterminer la concentration d’une espèce chimique en comparant
une grandeur physique, caractéristique de la solution, à la même grandeur physique mesurée pour des solutions
étalon.
La grandeur physique peut être l’absorbance, la conductivité électrique, etc ...
La détermination de la concentration se fait soit par la lecture sur le graphe de la courbe d’étalonnage, soit par
le calcul à partir de l’équation modélisant le graphe. Le dosage par étalonnage est une méthode non destructive,
car elle ne m’est pas en jeu de réaction chimique.
On réalise alors plusieurs solutions de même nature que la solution à doser. Ces solutions serviront d'étalons :
on les réalisera de façon à ce que leur concentration soit connue avec la meilleure précision possible. On
obtient ainsi une « gamme étalon » (appelée également « échelle de teinte » dans le cas d'une solution colorée)
Doc.4. Loi de Beer Lambert
Pour des concentrations faibles, l’absorbance A est bien proportionnelle à la concentration. La courbe est bien
une droite. Au-delà, il y a saturation de l’appareil et donc des mesures inexploitables.
La relation est d’autant plus juste que la mesure de l’absorbance se fait au maximum d’absorbance.
Prénom NOM :
Chapitre 3 – Dosages colorimétriques
TP nº1 – Détermination de la concentration en sulfate de cuivre d’une solution
Principe de résolution :
La solution de sulfate de cuivre est colorée. La coloration bleue est due aux ions Cu2+. (doc2)
L’absorbance d’une solution dépend de la concentration de l’espèce colorée. En effet, d’après la loi de BeerLambert, la concentration est proportionnelle à l’absorbance : A = ε l C
En mesurant l’absorbance de la solution on peut donc accéder à la concentration en ions Cu2+. (Doc.4)
Or ε n’étant pas connu, on trace une courbe d’étalonnage, c’est-à-dire le graphique représentant
l’absorbance de solutions de concentration connue en fonction de la concentration. (Doc3)
À partir de la solution concentrée, on réalise, par dilution, plusieurs solutions diluées de concentration
connue. c’est la gamme étalon. (Doc1)
Protocole de dilution : Avec une pipette jaugée, prélever un volume Vo de solution concentrée So.
Introduire Vo dans une fiole jaugée de volume V1 et compléter d’eau distillée, homogénéiser. Ainsi de suite
pour n solutions.
Pour chaque solution, on mesure l’absorbance à l’aide d’un colorimètre réglé sur la longueur d’onde
maximale d’absorption. (Doc4) Pour le sulfate de cuivre, il s’agit de : λmax = 800 nm (Doc2)
On obtient une droite dont l’équation correspond à la loi de Beer Lambert. On mesure l’absorbance de la
solution inconnue, on détermine graphiquement, en reportant la valeur d’absorbance sur la droite, ou par le
calcul en utilisant la relation de Beer Lambert, ε ayant été déterminer graphiquement.
Je sais tracer une courbe d’étalonnage et déterminer l’équation de la courbe de tendance
Je sais déterminer la concentration d’une solution inconnue en utilisant une courbe
d’étalonnage
Je sais réaliser un traitement statistique de mesures pour représenter la dispersion des mesures
en suivant la méthode
Je sais expliquer la dispersion des mesures
En suivant la fiche-méthode, je sais calculer une incertitude-type et donner l’écriture du résultat
de la mesure sous la forme 𝑚 = 𝑚
̅ ± 𝑢(𝑚)





TRAVAIL À EFFECTUER
1) Réalisation de la courbe d’étalonnage à partir des 6 solutions fournies
a) Mesurer l’absorbance des 6 solutions fournies en utilisant la fiche technique du colorimètre.
Choix de la longueur d’onde de travail : λ = …………………….
Solution
1
2
3
4
5
6
Concentration
(mol.L-1)
1,0 x 10-1
1,5 x 10-1
2,0 x 10-1
2,5 x 10-1
3,0 x 10-1
3,5 x 10-1
Absorbance
b) Tracer la courbe d’étalonnage A = f(C) avec un tableur de LatisPro (voir fiche technique).
c) Obtenir l’équation de la courbe de tendance qui modélise les résultats obtenus (voir fiche technique).
2) Détermination de la concentration inconnue de la solution Sx
a) Mesurer l’absorbance de la solution de concentration inconnue SX. Que constatez-vous ? Identifier le problème
posé.
b) Proposer un moyen de remédier à ce problème.
c) Déterminer la concentration de SX en exploitant la courbe d’étalonnage obtenue.
3) Discussions autour des limites de la méthode
a) Compléter le tableau suivant pour mettre en commun les résultats obtenus par chaque groupe :
N° du groupe
Cx
1
2
3
4
5
6
7
8
b) Utiliser le tableur de Géogébra pour représenter la dispersion des concentrations Cx obtenues sous la forme
d’un histogramme en utilisant la fiche-méthode fournie.
Aller dans Géogébra Classique sur internet
Entrer dans le tableur les différentes valeurs obtenues pour la concentration Cx.
Sélectionner les valeurs et faire afficher un histogramme
Cliquer sur
pour faire apparaître les grandeurs statistiques.
c) L’écart-type est un estimateur de la dispersion des mesures. Déterminer l’écart-type d’ordre n-1 (noté s) avec
le tableur.
d) Comment expliquer la dispersion des valeurs obtenues ?
̅̅̅𝑥 .
e) Calculer la moyenne des valeurs obtenues à l’aide du tableur. On la notera 𝐶
f) Calculer l'incertitude-type sur la valeur de la concentration C en appliquant la relation 𝑢(𝐶𝑥 ) =
𝑠
√𝑛
où n
représente le nombre de mesures réalisées. Donner sa valeur avec un seul chiffre significatif arrondi au-dessus.
g) Donner l'écriture finale du résultat sous la forme : 𝐶𝑥 = ̅̅̅
𝐶𝑥 ± 𝑢(𝐶𝑥 ). Donner un encadrement du résultat.
Chapitre 3 – Dosages colorimétriques
TP nº2 – Détermination de la concentration en diiode dans une solution
En utilisant les documents suivants, proposer une résolution du problème et le protocole associé.
Le problème : Déterminer la concentration en diiode de la solution So
Doc.1. Matériel disponible
 Solution de thiosulfate S2O32- de sodium de
concentration c = 5,00 X 10-2 mol.L-1
 Solution de permanganate de potassium MnO42de concentration c = 5,00 X 10-2 mol.L-1
 Empois d’amidon
 Solution de concentration inconnue de diiode I2
Burette graduée de 25 mL
Agitateur magnétique et barreau aimanté
Erlenmeyer de 125 mL
Pipette jaugée de 10mL
Doc.2. Données
Couple redox
I2 /IS4O62-/ S2O32MnO42-/Mn2+
Couleur en solution
Diiode
ion permanganate
I2
jaune
MnO4
2-
ion iodure
ion thiosulfate
-
S2O32-
I
violet
ion manganese
ion tetrathionate
2+
Mn
S4O62-
incolore
M (I2) = 253,8 g/mol
L’empois d’amidon est le réactif permettant d’identifier la présence de diiode dans une solution. En présence
d’empois d’amidon, une solution aqueuse devient bleue s’il y a du diiode.
Doc.3. Dosage par titrage : Principe
Un dosage par titrage, ou titrage, est une technique de dosage faisant intervenir une réaction
chimique totale et rapide. Lors d’un dosage, le réactif titré A dont on cherche à déterminer la
concentration CA réagit avec le réactif titrant B de concentration CB connue.
L’équation de réaction support du titrage s’écrit :
aA + bB → cC + dD
Le réactif titrant B de concentration connue va alors réagir avec un réactif titré A dont on cherche la
concentration.
Selon les circonstances, le réactif titré peut être dans le bécher/erlenmeyer ou dans la burette.
Les titrages sont suivis par conductimétrie, pH-métrie, colorimétrie, ...Contrairement au dosage par
étalonnage, c’est une méthode destructive puisque l’espèce à doser est consommée par la réaction.
L’équivalence d’un titrage est atteinte lorsque l'on a réalisé un mélange stœchiométrique du réactif
titrant et du réactif titré. Les deux réactifs sont alors totalement consommés.
On peut déterminer les relations entre les quantités de matière de réactif titrant et titré grâce à un tableau
d’avancement.
Doc.4. Titrage colorimétrique et repérage de l’équivalence
Un titrage est dit colorimétrique si l’équivalence est repérée grâce à un changement de couleur.
Ce type de méthode peut être envisagé :
• Si le réactif titré est coloré : la couleur disparaît au moment de l’équivalence, puisque le réactif titré
disparaît.
• Si le réactif titrant est coloré : la couleur apparaît juste après l’équivalence, puisque le réactif titrant est
alors en excès.
• Si un indicateur coloré bien choisi est ajouté à la solution titrée.
L’indicateur coloré, sensible à la composition du milieu, va changer brutalement de couleur au moment de
l’équivalence, permettant un repérage de celle-ci.
• Un indicateur coloré doit être choisi de manière à changer de couleur au moment de l’équivalence.
• Un indicateur coloré doit être ajouté en très faible quantité afin de perturber le moins possible le
titrage. Il doit néanmoins être présent en quantité suffisante pour colorer la solution. En général, quelques
gouttes suffisent.
Doc.5. Schéma à légender d’un dosage par titrage