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Eau oxygénée
L’eau oxygénée (ou peroxyde d’hydrogène de formule $\ce{H2O2}$) est un antiseptique vendu en pharmacie. Elle est utilisée pour :
- le nettoyage des écorchures et autres petites plaies,
- arrêter les saignements des plaies superficielles.
Composition du médicament
- Peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée) : $\pu{3 g}$ pour $\pu{100 mL}$.
- Le terme « 10 volumes » signifie qu’un litre de solution peut dégager 10 litres d’oxygène actif (dioxygène $\ce{O2}$).
Dosage par titrage (ou titrage)
- Un dosage est une activité qui a pour objectif la détermination d’une concentration inconnue.
- Un dosage peut s’appuyer sur une propriété physique (dosage par étalonnage) ou sur une ou plusieurs réactions chimiques (dosage par titrage).
Lors d’un dosage par titrage l’entité dont on cherche la concentration est détruite, contrairement à ce qui passe lors d’un dosage par étalonnage.
Titrage direct
On dit que le titrage est direct lorsqu’il existe une seule réaction chimique entre le réactif titrant, dont on doit parfaitement connaître la concentration molaire, et le réactif titré, dont on cherche la concentration.
La réaction chimique a alors lieu dans le bécher.
Une réaction chimique support d’un titrage direct doit :
- être unique dans le milieu,
- être rapide,
- pouvoir servir de support à une transformation chimique totale.
Du point de vue pratique, lorsque le titrage est direct :
- le réactif titrant se trouve dans la burette ;
- le réactif titré se trouve dans le bécher (ou l’erlenmyer).
Équivalence d’un titrage
L’équivalence d’un titrage est l’instant du titrage où l’on change de réactif limitant.
- Avant l’équivalence, le réactif titrant est le réactif limitant,
- Après l’équivalence, le réactif titré est le réactif limitant.
À l’équivalence, les réactifs ont donc été introduits dans les proportions stœchiométriques et sont tous limitants.
Données
- Couples oxydant-réducteur : $\ce{MnO4^- (aq)} / \ce{Mn^{2+} (aq)}$, $\ce{O2 (g)} / \ce{H2O2 (aq)}$, $\ce{H2O2 (aq)} / \ce{H2O (l)}$.
- Toutes les entités sont incolores à l’exception des ions permanganate $\ce{MnO4^- (aq)}$ qui colorent les solution en fuschia foncé.
- Dismutation : Réaction chimique dans laquelle une espèce chimique joue à la fois le rôle d’oxydant et de réducteur.
- Titre en volume d’une eau oxygénée : Volume de dioxygène, mesuré dans les CNTP, que peut libérer la dismutation complète d’un litre de solution commerciale d’eau oxygénée ($\pu{1 L}$ d’eau oxygénée à 10 volumes libère $\pu{10 L}$ de dioxygène par dismutation).
- CNTP : Conditions normales de température et de pression (température $\theta = \pu{0 °C}$ et pression $P = \pu{1,013105 Pa}$).
Dans ces conditions, $V_m = \pu{22,4 L.mol-1}$.
Séance
Lors de cette séance, on souhaite mesurer le titre en volume d’une solution commerciale d’eau oxygénée à l’aide d’un titrage de cette eau oxygénée par une solution de permanganate de potassium de concentration $C_O$ connue.
Dilution de la solution commerciale
La solution commerciale $S_1$ a une concentration $C_1$ en eau oxygénée trop élevée pour être titrée directement. Il faut donc la diluer.
- Rédiger le protocole permettant de préparer $\pu{100 mL}$ d’une solution fille $S_2$ diluée 20 fois à partir de la solution commerciale.
On notera $C_2$ la concentration en peroxyde d’hydrogène de la solution diluée.
- Préparer la solution $S_2$.
Titrage du peroxyde d’hydrogène
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Prélever avec une pipette jaugée munie d’une propipette une prise d’essai $V_2 = \pu{10 mL}$ de la solution diluée et l’introduire dans un bécher.
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Remplir la burette graduée avec une solution de permanganate de potassium de concentration $C_0 = \pu{2,0e-2 mol.L-1}$.
Ajuster le zéro. -
Verser mL par mL la solution titrante dans le bécher, tout en agitant avec un barreau aimanté.
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Noter le volume $V_E$ de solution permanganate de potassium versé à l’équivalence.
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Refaire un second dosage plus précis.
Exploitation
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Écrire la réaction support du titrage.
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Quelles doivent être les propriétés d’une réaction support d’un titrage ?
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Définir l’équivalence.
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Quelle espèce joue, ici, le rôle d’indicateur d’équivalence ?
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Calculer les concentrations en eau oxygénée $C_2$ de la solution diluée puis $C_1$ de la solution commerciale.
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Vérifier que 100 mL de solution commerciale contient bien 3 g de peroxyde d’hydrogène.
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À partir des couples de l’eau oxygénée, établir les demi-équations électroniques, puis l’équation de la réaction de dismutation de l’eau oxygénée.
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Pourquoi, la solution commerciale doit-elle être stabilisée ?
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Établir la relation liant les quantités de dioxygène et de peroxyde d’hydrogène, puis calculer la quantité de dioxygène que peut libérer un litre de solution commerciale.
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Calculer le titre $t_{\text{mesuré}}$ en volume de la solution commerciale étudiée.
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En utilisant les valeurs calculées par les autres groupes, donner une estimation de $t_{\text{mesuré}}$ avec son incertitude-type.