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Question concrète industrielle: dosage de carbonates



  1. #1
    lsiaudeau

    Exclamation Question concrète industrielle: dosage de carbonates


    ------

    Bonjour,

    Un problème concrêt industriel a priori simple mais la présence de carbonate complique un peu la chose.

    Nous souhaitons analyser la pureté de « chaux éteinte » qui est en fait de l’hydroxyde de Calcium Ca(OH)2. La principale impureté de cette chaux est le carbonate de calcium CaCO3.

    La première idée fut de faire simplement un dosage direct par HCL 0,1mol/L après avoir mis une quantité connue de cette chaux éteinte dans l’eau (on obtient du « lait de chaux »).

    Nous obtenons une courbe de pH avec 3 équivalences. Le pH initial est de 12,4 (celui du lait de chaux).
    Les pKa sont les suivants :
    - pKa H2CO3/HCO3- = 6,1
    - pKa HCO3- / CO32- = 10,25
    - pKa ??? / Ca(0H)2 = 12 (en fait y’a 2 pKa très proches autour de 12….)

    Je suppose donc que la première équivalence correspond au dosage du Ca(OH)2, la seconde aux CO32- et la troisième aux HCO3-.

    La première équivalence (très légère) intervient à pH 10 pour un volume de 37,6mL. On en déduit un nombre de mole de H+ de 3,76.10-3mol soit un nombre de mole de Ca(0H)2 de 1,88.10-2 mol soit une masse de Ca(OH)2 de 0,139g. Sachant que nous avions introduit une masse de chaux éteinte de 0,1525g, on obtient une pureté de 91,3%

    La deuxième équivalence intervient à pH 6,6 pour un ajout de 1,2mL d’HCl (après la 1er bien sûr) soit 1,2.10-4mol de CO32- consommées ce qui correspond à une masse de 8,89.10-3g de CaCO3 soit une teneur en impureté de 5,8%. Jusque là tout va bien.

    Ensuite la 3e équivalence intervient à pH 4,4 pour un ajout de 0,5mL d’HCl soit une quantité de HCO3- consommée de 5.10-5 mol. Et là, problème, la quantité d’HCO3- dosées n’est pas la même que celle formée à la deuxième équivalence ??? Cette 3e équivalence aurait dû confirmer le résultat de la 2e équivalence ?

    Avez-vous une idée ? Influence de CO2 dissout ? 3e dosage non pertinent ?

    Et un dosage par conductimétrie ne serait-il pas efficace ? Détecter la perte de conductimétrie dû à la disparition des OH- pendant l’ajout d’HCl ?

    Merci d’avance

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    moco

    Re : Question concrète industrielle: dosage de carbonates

    Ton problème est assez classique, et il met en évidence une difficulté systématique qui apparaît dans tous les titrages de base par un acide.

    Le premier virage correspond bien à la neutralisation de Ca(OH)2 par l'acide. Rien à dire à ce sujet. Il faut 37.6 mL d'acide pour y arriver.
    La difficulté survient ensuite. Quand tu verses des gouttes de HCl 0.1 M dans ta solution qui contient alors des carbonates, tu produis bien la réaction dont tu parles :
    CO32- + H+ --> 2 HCO3-
    Mais tu ne peux pas empêcher que, au point d'impact de ta goutte, quelques ions HCO3- ne réagissent pas localement avec l'excès de ions H+, et qu'il se produise aussi la réaction :
    HCO3- + H+ --> H2CO3 --> H2O + CO2
    Et là il y a deux possibilités.
    a) Soit le CO2 produit reste dissous, et là il n'y a pas de problème. Ce CO2 va réagir avec les ions CO32- présents dans le reste de la solution, et reformer des ions HCO3-. Le titrage va se poursuivre correctement. Le point d'équivalence correspond bien à la teneur en CO32-, et les deux sauts suivants seront égaux.
    b) Soit le CO2 produit se dégage dans l'air, et alors il est perdu. Mais le point d'équivalence (1.2 mL) correspond à la quantité de CO32- initial plus à celle du HCO3- qui a été localement transformé en CO2. Le 2ème point d'équivalence (0.5 mL) ne correspond qu'à la quantité de HCO3- résiduelle en solution.
    C'est probablement ce qui s'est produit chez toi.
    Dans ce cas, tu dois avoir observé que le point d'impact des gouttes était entouré de quelques bulles de gaz, aux alentours du pH 8-7-6.
    Le point d'équivalence de 1.2 mL ne correspond donc à rien d'utilisable pour ton problème.
    Par contre, la somme des deux quantités 1.2 mL + 0.5 mL correspond à 2 fois la teneur en carbonate ; deux fois, à cause du fait qu'on ajoute deux ions H+ au ion carbonate.
    Il te faut faire les calculs en supposant que 0.85 mL correspond à la quantité de CO32- contenu dans ta chaux.
    Tu m'as compris ?

  4. #3
    tail

    Re : Question concrète industrielle: dosage de carbonates

    Bonjour,
    En première F6 nous faissions des dosage de ce type en particulier soude carbonatée
    où nous travaillons entre 0 et 4 C pour que le gaz carbonique reste dissout dans la solution; dans d'autres cas on portait à ébullition en fin de dosage pour chasser le CO2.
    de mèmore ces technique étaient decrite dans la tome 1
    travaux pratique d'analyse quantitative
    classe de 2 et 1
    par M Halbwachs-strich
    (je ne dispose plus que du tome 2)


    dans
    manuel de chimie analytique tome II
    analyse quantitative
    quatrieme edition F P TREADWELL
    Marcel BOLL
    DUNOD
    1925
    page 526
    8, Dosage des oxydes alcalinoterreux en présence de carbonates alcalinoterreux.

    - Soit, par exemple, à doser l'oxyde de calcium et le carbonate de calcium dans une chaux vive.
    On concasse une grande quantité de chaux vive en petits morceaux de la grosseur d'un poids et on en pèse exactement :
    14 grammes, on éteint la chaux avec de l'eau bouillie, on fait passer la boue dans Un ballon de 500 centimètres cubes et on remplit jusqu'au trait avec de l'eau exempte d'acide carbonique, on agite convenablement, on verse 50 centimètres cubes de la solution trouble
    dans un autre ballon de 500 centimètres cubes 'et on remplit jusqu'au trait avec de l'eau bouillie.

    Dosage du calcium total. -
    On traite 50 centimètres cubes (= 0,14 g de substance) de la solution trouble qu'on vient d'agiter par 60 centimètres cubes d'acide chlorhydrique
    décinormal et on chauffe jusqu'à ce qu'on ne constate pus de dégagement de gaz carbonique, on ajoute à la solution froide quelques gouttes de méthylorange et on titre l'excès d'acide avec Une lessive de soude décinormale. Supposons qu'on ait employé t centimètres cubes: on a donc employé (60 - t) centimètres cubes d'acide décinorrnal, pour neutraliserl'oxyde de calcium et le carbonate de calcium des 50 centimètres cubes de solution.

    Dosage de la chaux.
    - On t'raite une autre portion de solution trouble par quelques gouttes de phtaléine du phénol et on titre avec de l'acide chlorhydrique décinormal,
    en ajoutant celui-ci goutte à goutte jusqu'à décoloration. en ayant soin d'agiter constamment. Supposons qu'on ait employé t1 centimètres cubes d'acide
    décinormal pour la neutralisation de la chaux.

    Noùs avons donc employé, pour la neutralisation de la somme CaCO3+CaO (60 - t) centimètres cubes d'acide décinormal et pour la neutralisation de la chaux,
    t1 centimètres cubes d'acide décinormal. Pour la neutralisation du carbonate de calcium, il ya donc un excès d'acide décinormal égal à 60 - (t + tl) centimètres cubes. .
    Cinquante centimètres cubes (= 0,14 g de chaux) contiennent

    donc:

    t1 X 0,028045 g de chaux,

    [60 - (t + t1)] X 0,0050045 g de carbonate de calcium.
    d'où les titres x pour la chaux et x1du carbonate

    0.14/0.0028045t1=100/x

    x=t1*0.8045/0.14

    0.0050045(60-(t+t1))/0.14=100/x1
    x1=(60-(t+t1))*050045/0.14

  5. #4
    lsiaudeau

    Re : Question concrète industrielle: dosage de carbonates

    Merci pour vos commentaires.

    Finalement, nous allons opter pour un dosage conductimétrique je pense. Celui-ci s'avère plus précis qu'un dosage pH-métrique. Les ruptures de pente se repère beaucoup plus facilement que des sauts de pH.

    Pour rappel, on prend en compte le fait que la conductimétrie des ions OH- est très élevé. Lors de l'ajout d'HCL, on observe donc une chute de la conductivité de la solution, qui remonte après la 1e équivalence. Elle remonte encore après la seconde équivalence.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    nda10

    Re : Question concrète industrielle: dosage de carbonates

    Bonjour

    Je ne suis pas chimiste confirmé ....Je cherche à déterminer la pureté de la chaux. Si j'ai bien compris votre commentaire nous avons du CaO et lorsqu'on le mélange avec de l'eau nous obtenons du Ca(OH)2. Si je prends 1 gramme de CaO que je dilue dans 1 litre de H2O. Ensuite je mesure son pH. Quel volume de HCl à 0,1 N je devrais verser dans le cas ou ma chaux est pure?
    Je suis attentif à toute proposition à la seule condition que vous me simplifier le plus possible la méthode.
    J'ai un pH mètre
    Acide chlorhydrique

  8. #6
    moco

    Re : Question concrète industrielle: dosage de carbonates

    Inutile de ressusciter une discussion vieille de plus de 4 ans. Plus personne ne s'y intéresse. Essaie plutôt de lancer une nouvelle question !

  9. Publicité
  10. #7
    nda10

    Re : Question concrète industrielle: dosage de carbonates

    Je vous remercie infiniment pour votre réponse.

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