Solutions standards

L’importance des solutions étalons en chimie

Les solutions étalons sont des solutions dont la concentration est connue avec précision. Ils sont d’une grande importance dans l’analyse volumétrique (titrage), qui est l’une des sections de l’analyse quantitative . Par rapport aux déterminations gravimétriques, où une quantité précise du réactif doit être utilisée pour précipiter, dans les déterminations par titrage, des quantités équivalentes d’une solution de réactif de titrage sont ajoutées. Cela implique l’utilisation de solutions standard pour calculer la teneur en analyte dans l’échantillon, sur la base de l’équation de réaction. Les méthodes de titrage sont encore utilisées dans la pratique quotidienne des laboratoires, par exemple pour déterminer la teneur en ions chlorure à l’aide de la méthode de Winkler (dans ce cas, le réactif de la solution étalon, c’est-à-dire le réactif de titrage, est une solution de nitrate d’argent (I) (V), AgNO ₃ ). La concentration des solutions étalons doit être connue avec précision. Le plus souvent, sa précision est donnée au chiffre des dix millièmes (quatrième décimale). La concentration est généralement exprimée en moles d’une substance donnée dissoute dans un litre de solution (ou le nombre de millimoles dans un millilitre). Dans l’analyse volumétrique, une approche pratique consiste à rapporter le titre de la solution, qui est le nombre de grammes de soluté par millilitre. Il est particulièrement utile dans les analyses de routine en série, où le résultat est généralement fourni en grammes. Dans ce cas, il suffit de multiplier le nombre de millilitres de réactif utilisé lors du titrage par le titre.

Préparation de solutions étalons

Les solutions standard peuvent être préparées de plusieurs manières différentes. Nous pouvons utiliser des soi-disant fixanaux prêts à l’emploi et disponibles dans le commerce (vous pouvez en savoir plus sur cette méthode plus loin dans l’article), préparer une solution à partir d’un poids d’échantillon exact, effectuer un titrage par rapport à une autre solution de concentration connue ou titrer par rapport à un poids exact de l’échantillon d’une substance de référence. La préparation précise des solutions étalons et l’ajustement précis de leur titre (c’est-à-dire la détermination de la concentration exacte) sont essentiels, en particulier dans l’analyse volumétrique.

Préparation d’une solution étalon à partir d’un échantillon exact

La manière la plus simple et la plus simple de préparer une solution standard est de la fabriquer à partir d’un poids exact de la substance de référence. Dans la plupart des cas, des solutions aqueuses de sel sont préparées. Tous les composés ne conviendront pas. La substance de référence doit répondre à un certain nombre de conditions :

• sa pureté doit être d’au moins 99,99 % ;
• il doit s’agir d’une substance stable, c’est-à-dire qu’elle ne peut pas se décomposer en solution aqueuse dans un certain laps de temps ;
• lorsqu’il est stocké dans des conditions atmosphériques, il ne peut pas absorber d’eau (pas d’hygrométrie) ou de dioxyde de carbone ;
• la substance de référence doit réagir strictement selon une réaction.

Des exemples de substances standard sont : le carbonate de sodium (Na ₂ CO ₃ ) , le bromate de potassium (KBrO ₃ ), le chlorure de sodium (NaCl). Un échantillon soigneusement préparé de la substance standard (la masse est connue avec une précision de dix millièmes) est dissous dans un volume spécifique d’eau distillée.A cet effet, des flacons de mesure avec une ligne marquée sur le col sont utilisés, qui sont surmontés en tenant compte du ménisque. Il convient de ne pas oublier de rincer abondamment le récipient dans lequel la substance de référence a été pesée plusieurs fois avec de l’eau distillée (transfert quantitatif du poids de l’échantillon dans la fiole jaugée).

Préparation d’une solution avec une concentration approximative et un ajustement du titre à un échantillon d’une substance standard

Dans ce cas, une solution de concentration approximative est préparée, par exemple en dissolvant un poids moins précis dans de l’eau distillée. Ensuite, plusieurs titrages sont effectués avec (généralement, pour obtenir des résultats fiables, trois répétitions sont effectuées, et elles ne doivent pas différer de manière significative) de la taille appropriée de la substance standard. Connaissant le volume de la solution ajustée, utilisée pour le titrage de l’échantillon, la concentration exacte de la solution standard est calculée.

Titrage vers une autre solution étalon

La concentration exacte d’une solution peut également être déterminée par rapport à une autre solution étalon. Des volumes précis de la solution à titrer sont mesurés et titrés par rapport à un indicateur. Ensuite, la concentration molaire est déterminée à partir de la formule.

Fixanaux

Une méthode pratique de préparation de solutions standard consiste à les préparer à l’aide de ce que l’on appelle des fixanaux. Un fiksanal est un poids analytique précis (solide ou sous forme de solution), qui est enfermé dans une ampoule en verre ou en plastique. La forme de l’ampoule facilite le transfert précis du contenu dans la fiole jaugée. Ils peuvent être facilement achetés dans le commerce. Les solutions préparées à l’aide de fixanals n’ont pas besoin d’être titrées en plus et peuvent être utilisées avec succès dans de nombreuses analyses volumétriques. Pour assurer la concentration exacte de la solution résultant du contenu de l’ampoule, une attention particulière doit être portée au bon transfert du contenu dans le flacon. Il ne s’agit pas seulement de verser avec précision le contenu. Il faut s’assurer de la propreté du verre, rincer plusieurs fois l’ampoule et transvaser quantitativement les lavages, ainsi que remplir la fiole jaugée jusqu’au trait de jauge en tenant compte du ménisque. La teneur en fixanal est spécifiée par le fabricant et indiquée sur l’étiquette. Il s’agit généralement de quantités prévues pour 1 litre. Ainsi, en utilisant un tel produit fini, on obtient 1 dm ³ d’une solution étalon.