Dosage acide-base : choisir l'indicateur et interpréter un écart
Au laboratoire du lycée, un groupe titre 20,0 mL d'une solution d'acide éthanoïque de concentration annoncée 0,100 mol/L par une solution d'hydroxyde de sodium à 0,100 mol/L. Le pH-mètre est étalonné. L'équivalence est repérée par la méthode des tangentes : Véq = 19,4 mL. Le pH à l'équivalence mesuré vaut 8,7. Le groupe avait ajouté trois gouttes de rouge de méthyle (zone de virage 4,4–6,2) avant de commencer. Un élève conclut : « Le volume devrait être 20,0 mL, donc la solution est fausse ou la burette est défectueuse. » Le professeur rappelle que la verrerie est de classe A et que le pH-mètre a été vérifié le matin même.
1. L'élève a-t-il raison de conclure à une erreur matérielle ? Justifie en comparant l'écart observé à l'incertitude attendue.
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Non, pas nécessairement. Calcul de l'écart : écart absolu = 20,0 − 19,4 = 0,6 mL, soit 3 % du volume attendu. Incertitudes à considérer : une burette de classe A délivre typiquement une incertitude de l'ordre de 0,05 mL par lecture, et la lecture du volume équivalent par la méthode des tangentes comporte elle-même une incertitude de plusieurs dixièmes de millilitre, car la courbe est peu pentue près de l'équivalence d'un acide faible. Autre cause majeure : l'acide éthanoïque est un acide faible ; sa concentration réelle après dissolution peut différer de l'étiquette (hygroscopie, évaporation), et l'élève compare à une valeur annoncée, non certifiée. Conclusion : l'écart de 0,6 mL est du même ordre que l'incertitude combinée ; on ne peut pas conclure à une erreur matérielle. Il faudrait répéter le titrage et estimer l'incertitude élargie avant toute conclusion.
2. Le choix du rouge de méthyle était-il pertinent ? Décris ce qui se serait passé visuellement et propose un indicateur adapté.
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Le rouge de méthyle vire entre pH 4,4 et 6,2. Or le pH à l'équivalence mesuré est 8,7 : à ce pH, l'indicateur est déjà en forme basique (jaune) bien avant l'équivalence. Conséquence : le virage observé se produirait vers pH ≈ 6, c'est-à-dire pour un volume versé nettement inférieur à Véq - on sous-estimerait fortement le volume équivalent, d'où un résultat faussé et une impression trompeuse de « solution trop concentrée ». Indicateur adapté : la phénolphtaléine (virage 8,2–10,0), dont la zone encadre pH 8,7, est le choix classique pour un acide faible dosé par une base forte. Point de méthode : l'indicateur doit avoir une zone de virage contenant le pH à l'équivalence ; ici, cela impose un indicateur basique. Le titrage pH-métrique reste la référence pour déterminer Véq sans dépendre de l'indicateur.