Étude d'un herbicide : un titrage acide-base complet

Le troisième exercice du sujet Amérique du Sud 2025 (jour 1), sur 4 points, porte sur un herbicide dont la substance active est l'acide pélargonique. Il s'agit de vérifier par un titrage pH-métrique la concentration annoncée par le fabricant. C'est un exercice très proche du cours, idéal pour s'entraîner au titrage : nomenclature, dilution, équivalence, exploitation et indicateur coloré y figurent dans un ordre classique.

Nomenclature et dilution (Q1 et Q2)

Le nom acide nonanoïque se justifie par une chaîne de 9 atomes de carbone, uniquement reliés par des liaisons simples, et par le groupe carboxyle en bout de chaîne. Le piège est d'oublier le carbone du groupe carboxyle en comptant les sommets du zigzag : on trouverait 8 et le préfixe « oct ». Pour la dilution d'un facteur 10, on choisit une pipette jaugée de 20,0 mL et une fiole jaugée de 200,0 mL ; les couples 10,0 et 100,0 mL ou 5,0 et 50,0 mL conviennent aussi. Le protocole doit nommer la verrerie jaugée et décrire les étapes : prélèvement, ajout d'eau distillée, ajustement au trait de jauge, homogénéisation.

Équivalence et concentration (Q3 à Q5)

L'équivalence est l'état pour lequel réactif titré et réactif titrant ont été introduits dans les proportions stœchiométriques : c'est le moment où le réactif limitant change. Sur le document-réponse, la méthode de la dérivée permet de lire V_E = 14,3 mL au maximum de dpH/dV ; une lecture entre 14,2 et 14,4 mL reste acceptable, et la méthode des tangentes parallèles est une alternative. À l'équivalence, la relation C_S × V_S = C × V_E donne une concentration de la solution diluée de 2,86 × 10⁻² mol·L⁻¹. Il ne faut surtout pas oublier le facteur de dilution : la solution commerciale est dix fois plus concentrée, soit environ 0,29 mol·L⁻¹.

Comparaison au fabricant (Q6)

En multipliant par la masse molaire, 158 g·mol⁻¹, on obtient une concentration en masse de 45,2 g·L⁻¹, à comparer à 43,06 g·L⁻¹. L'écart normalisé vaut environ 1,8, inférieur à 2 : la mesure est cohérente avec l'indication du fabricant. Point de vigilance essentiel : il faut calculer avec la valeur non arrondie 0,286 mol·L⁻¹. En repartant de 0,29, on trouve un écart normalisé de 2,3 et une conclusion inversée.

Indicateur coloré (Q7 et Q8)

Un indicateur convient si sa zone de virage contient le pH à l'équivalence. Sur la courbe, on lit un pH voisin de 8,5 pour 14,3 mL : seul l'indicateur TA, de zone 8,2 à 9,8, convient. Le pH à l'équivalence est supérieur à 7 car le bécher contient alors la base conjuguée de l'acide. Choisir le BBT parce que sa zone entoure 7 est une erreur fréquente. À l'équivalence, la solution passe de l'incolore au rose.

Conseils

Cet exercice récompense la rigueur plus que l'astuce. Rédige des protocoles précis avec les volumes de la verrerie, écris toujours la relation à l'équivalence avant de calculer, garde les valeurs non arrondies dans les calculs intermédiaires et pense au facteur de dilution. Une lecture graphique se justifie par un tracé sur le document-réponse : sans construction visible, le résultat seul rapporte peu.