Dosage du titane (dioxyde)

[Shami]

Bonjour à tous,

Dans le cadre d'un stage, je doit effectuer le dosage du dioxyde de titane dans la peinture selon le protocole suivant :

-Après avoir sécher une certaine masse de peinture, je la dissous dans 20 ml d'acide sulfurique et 7-8 g de sulfate d'ammonium sur plaque chauffante.
(ici solvatation de l'ion Ti4+)
-Après refoidissement j'ajoute 120 ml d'eau et 20 ml d'HCl
-je chauffe et j'ajoute qq gramme d'alu en poudre (qui est dissout par HCl)
-je doit réduire le titane 4 en titane 3 grâce à l'alu : cependant la redox nécessite du CO2 (d'après mon protocole, c'est une norme ISO), donc j'utilise NaHCO3 avec un petit montage (tube U ...).

-Puis je prépare ma solution titrante : Sulfate d'ammonium-Fer(3) de formule [FeNH4(SO4)2,12H2O] + acide sulfurique + qq gouttes de KMnO4 (pour être sur d'avoir du Fer 3 dans la solution
-Mon indicateur coloré est le thiocyanate d'ammonium (NH4SCN): en présence de Fe3+ il forme un complexe Fe2+(SCN) orangée

donc voici mes questions :

-lors de la dissolution du titane, la solution devient jaune mais redevient limpide à température ambiante : je pense que le titane forme un complexe avec l'ammonium sulfate, mais pourquoi il disparaît en refroidissant ?
Deplus il y a formation d'une fumée blanche : j'hésite en SO2 et NH3 (mais je crois ce dernier fait des fumées rousses) ?

-là c'est où j'ai le plus de difficultés : le ti4+ doit se transformer en ti3+ grâce à l'oxydation de l'alu : sauf que l'alu en solution est Al3+ en milieu acid (c'est une hypothèse) mais je vois mal l'alu avoir un degrès d'oxydation supérieu à 3. Sinon c'est peut être l'oxydation de Al° en Al3+ ...... bref je sèche.

-la seconde redox est : reduction du fe3+ en Fe2+ grace à ti3+
ti3+ + fe3+ ~~ ti4+ + fe2+
est ce que le titane redevient au degrès 4? mon équation manque t elle de réactifs et est elle équilibrée?

Je sais que je pose beaucoup de questions, mais si vous pouvez répondre à ne serait ce qu'une seule d'entre elles, ou même me corriger dans mes propos, faites le n'hésitez pas.

Merci d'avance
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[moco]

Aïe, aïe ! Tu as bien de la peine avec la chimie descriptive de base.
1. La fumée blanche est faite de gouttelettes d'acide et d'eau projetées en l'air lors de l'attaque de la peinture par l'acide.
Le gaz formé est probablement CO₂, car la peinture est à base organique. Il est possible que ce soit en partie SO₂.
Cela ne peut pas être NH₃, car NH₃ ne se dégage qu'en milieu basique, et toi tu es en milieu acide : dès qu'il y a un acide en présence de NH₃,il se forme des sels d'ammonium, comme par exemple :
NH₃ + HCl --> NH₄Cl
Et NH₃ est incolore. Les vapeurs rousses sont formées de NO₂.

2. Le titane se réduit par l'aluminium métallique Al ainsi :
3 TiO₂ + Al + 12 H⁺ --> 3 Ti³⁺ + Al³⁺ + 6 H₂O.
Al passe du degré d'oxydation 0 à +3, c'est tout.

3. On met du NaHCO₃ pour dégager du CO₂ en présence d'acide. Ce gaz CO₂ est lourd, et reste au contact de la solution. Il fait ainsi écran à l'arrivée de l'air, c'est-à-dire de O₂ qui réoxyderait aussitôt Ti³⁺ en Ti⁴⁺.

4. Le Ti³⁺ réagit avec Fe³⁺ selon :
Ti³⁺ + Fe³⁺ --> Ti⁴⁺ + Fe²⁺
En effet le titane au degré d'oxydation +3 est extrêmement instable. Il cherche absolument à revenir au degré +4. Car Ti est dans la colonne 4 du tableau périodique.

5. Tu devrais faire attention à ta manière d'écrire, et te rappeler que les symboles des atomes ont toujours une majuscule au début, et une minuscule ensuite. Le symbole du titane est Ti, et ni TI ni ti ! Si tu ne suis pas ces conventions tu risques des confusions : CO est un oxyde de carbone, et Co es l'atome de Cobalt. Mg est le symbole du magnésium, et mg est l'abréviation du milligramme.

[Shami]

Merci pour tes reponses, c'est un peu plus clair maintenant.

(désolé pour l'écriture, j'étais un peu pressé mais je vais corriger ça)

Par contre pour les fumées blanches, je pense plus à SO2 : au début je dois établir le titre de la solution de Fer(3) donc j'utilise directement une poudre de TiO2 de pureté analytique (supérieure à 98%). Pourtant il y a un fort dégagement de fumée blanche.

Edit: désolé mais je n'arrive pas à rééditer mon premier message, tant pis

[Shami]

Rebonjour,

J'ai encore une petite question pour le titane : lors de la réduction du titane, j'utilise le CO2, d'après une norme mais je comprends pas où ce gaz intervient dans la réaction ?
-Est ce que c'est un catalyseur ? forme t il un complexe ?
-Ou bien est ce un réactif ? Apport d'oxygène?

merci d'avance

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Tu utilises CO₂ pour quoi faire ? Et à quel moment de la réduction ? A quelle température ?
Est-ce que ce n'est pas tout simplement pour éviter que le titane réduit ne se réoxyde au contact de l'air ?

[Shami]

C'est au moment ou j'ajoute l'aluminium : je branche le dispositif qui me permet "d'aspirer" le NaHCO3 (par depression) et de créer le CO2.
et c'est à température ambiante.

Tu as surement raison : on me demande de brancher le tube en U immediatement après ajout de Al solide.