Specialite 4 : dosage par étalonnage du «chlore libre»








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date de publication08.11.2016
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SPECIALITE 4 : dosage par étalonnage du « chlore libre »

Objectifs :

  • distinguer un dosage par étalonnage d’un dosage par titrage, d’après le protocole expérimental.

  • exploiter une courbe d’étalonnage pour déterminer la quantité de l’élément chlore dans une eau de piscine et comprendre l’intérêt de ce dosage.



  1. Qu’est-ce qu’un dosage par étalonnage ?




  • Un dosage permet de déterminer la concentration co d’une espèce chimique M dans une solution aqueuse.


Exemple :

Cite des espèces chimiques que l’on dose dans :

  • une eau minérale

  • le sang

  • l’urine




  • Lors d’un dosage par étalonnage, on mesure pour différentes solutions de l’espèce M de concentrations connues, une observable X ( pH, absorbance, conductance, ...) qui est directement liée à la concentration c de l’espèce M dans la solution.


Observable



On trace ensuite la courbe « observable X en fonction de [M] »

C’est la courbe d’étalonnage.
On mesure enfin la valeur de l’observable Xo pour la solution

à
Co
doser, de concentration inconnue co.

En reportant la valeur Xo sur la courbe d’étalonnage, on obtient la valeur de co.



  1. Le chlore en solution :


Lis le document imprimé page 2 puis réponds aux questions suivantes :


  • En supposant que la réaction d’hydrolyse du groupe NCl du dichloroisocyanurate de sodium de formule brute C3N3Cl2O3Na est totale, calcule la masse de chlore « libre » (c’est à dire d’élément chlore sous une forme quelconque :HClO, ClO ou Cl2) libérée par 1,0g de ce produit.

Que penses-tu de l’indication donnée par le fabricant ?


  • L’ion hypochlorite ClO est une base faible. Quel est son acide conjugué ?

Le pKA du couple correspondant est 7,5.

Trace le diagramme de prédominance pour ce couple... est-il en accord avec les informations données dans le texte ?


  • Calcule le rapport des concentrations des espèces ClO et HClO lorsque pH=7,4 et lorsque pH=7,6.



  • L’acide hypochloreux en solution aqueuse est cent fois plus bactéricide que l’ion hypochlorite.

Quel est l’intérêt de maintenir le pH de l’eau d’une piscine à une valeur de 7,4 plutôt qu’à 7,6 ?

  • Sachant que les ions sont plus solubles que les molécules dans l’eau (solvant polaire), pourquoi le pH de l’eau d’une piscine ne doit-il pas descendre au dessous de 7,2 environ ?







  • L’acide chlorhydrique HCl est un acide fort : en solution aqueuse, il réagit totalement avec l’eau.

Ecris l’équation de la réaction chimique correspondante.


Calcule le pH d’une solution aqueuse de HCl de concentration c=0,10mol.L1.


Comment évoluerait le pH de l’eau de la piscine si on y versait une quantité importante de cette solution concentrée d’acide chlorhydrique ?

Le texte nous dit que cela serait extrêmement dangereux (indépendamment du fait que, bien sûr, il deviendrait impossible de s’y baigner !) ... pourquoi ?

  1. Réalisation d’une gamme étalon pour un dosage colorimétrique :




  • On dispose d’une solution mère contenant 1,0.101g de « chlore libre » par litre.


Calcule le volume de cette solution mère à prélever pour préparer 100,0mL d’une solution diluée de concentration massique Cm= ......... g.L1.

Décris le mode opératoire :


  • Prélève dans un tube à essai environ 5mL de ta solution et rajoute un cachet de DPD (soit 0,1g de ce produit). Qu’observes-tu ?


Quel est l’intérêt de cette transformation chimique ?


  • Compare l’aspect de ta solution à celui des solutions préparées par tes camarades, en justifiant les différences observées.



  • Le cachet de DPD est prévu pour un volume d’eau de piscine de quelques mL seulement. Quel peut être l’inconvénient de l’utiliser pour un volume plus grand ?



  • Propose un protocole expérimental simple pour évaluer approximativement la concentration massique en chlore libre d’une eau de piscine.

Entre quelles limites doit-elle se situer ?


  1. Utilisation du spectrophotomètre :


La méthode précédente est peu précise, bien que souvent suffisante, mais il est possible de l’améliorer en mesurant l’absorbance des solutions étalons préparées précédemment.


  • Rappelle le mode opératoire à respecter lorsque l’on utilise un spectrophotomètre.




  • Le tableau suivant regroupe les valeurs de l’absorbance A mesurée en fonction de la concentration massique Cm en « chlore libre » dans la solution.




Cm en 103g.L1

0,40

0,60

0,80

1,0

1,5

2,0

3,0

4,0

Absorbance

0,14

0,20

0,26

0,31

0,46

0,61

0,91

1,2


Trace le graphe de la variation de A en fonction de Cm.

Quel nom donne-t-on à la courbe obtenue ?



  • L’absorbance d’une eau de piscine colorée à la DPD est égale à 0,75.

Détermine la quantité de chlore libre dans cette piscine.








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