Fiche de cours : Dosage par étalonnage — Terminale spécialité physique-chimie

Principe

On trouve une concentration en comparant la grandeur mesurée, l'absorbance A, à celle de solutions étalons de concentrations connues. C'est une méthode non destructive : aucune réaction chimique n'intervient, et la concentration cherchée se déduit de la place de la mesure parmi celles des étalons.

La même démarche s'applique avec la conductivité, σ = k × C en solution diluée (loi de Kohlrausch, détaillée dans la fiche Titrage).

Spectre d'absorption et couleur

Le spectre d'absorption donne A en fonction de λ, entre 400 et 800 nm ; l'absorbance maximale est atteinte à λ_max. La couleur perçue est la complémentaire de la couleur absorbée : sur le cercle chromatique, les couleurs diamétralement opposées sont complémentaires.

On règle le spectrophotomètre sur λ_max : l'absorbance y est la plus grande, la mesure est la plus précise.

Loi de Beer-Lambert

Pour une solution diluée, en lumière monochromatique : A = ε × ℓ × C, soit A = k × C. A est l'absorbance, sans unité ; ε le coefficient d'absorption molaire, en L·mol⁻¹·cm⁻¹ ; ℓ l'épaisseur de la cuve, en cm ; C la concentration, en mol·L⁻¹.

ε dépend de l'espèce, de λ et du solvant. L'absorbance est proportionnelle à la concentration.

Droite d'étalonnage

On porte l'absorbance des étalons en fonction de leur concentration. La loi de Beer-Lambert est vérifiée si les points sont alignés sur une droite passant par l'origine, de pente k.

On mesure ensuite A_S pour la solution à doser et on en déduit C_S = A_S / k, par lecture graphique ou avec l'équation de la droite.

Méthode du dosage par étalonnage

La méthode compte six étapes :

• préparer la gamme d'étalons par dilution (verrerie jaugée) ;
• mesurer l'absorbance de chaque étalon à λ_max ;
• tracer A = f(C), la droite d'étalonnage ;
• mesurer A_S dans les mêmes conditions (même cuve, même λ) ;
• lire C_S sur la droite, traits de construction apparents ;
• remonter à l'échantillon de départ.

A_S doit se trouver dans la gamme des étalons : sinon, on dilue la solution à doser.

Remonter à l'échantillon

Si la solution a été diluée F fois avant la mesure, la concentration de l'échantillon est C₀ = F × C_S, avec F = C_mère / C_fille = V_fille / V_prélevé.

Le passage à la masse se fait avec n = C × V, m = n × M et la concentration en masse C_m = C × M.