Résine échangeuse d'ions

[invite85e711ae]

Bonjour ! Tout d'abord MERCI à ceux qui pouraient m'aider même un minimum !

Voici un TP que j'ai à réaliser :

Echange d'ions

Echantillon :
Dihydrogénophosphate de potassium 1.0 g à 1.5 g dans un ballon jaugé de 200 mL

Questions / tâches pour la discussion préalable
1. /
2. Quels paramètres caractérisent une résine échangeuse d'ions?
3. Notez l'équation de la transformation de l'échantillon reçu quand il est passé à travers une
colonne échangeuse d'ions chargé en ions H+.
4. Expliquez étape par étape comment vous allez effectuer l’analyse par permutation d’ions. <== ???
N.B. Vous ne pouvez pas supposer que la résine est déjà chargée en ions H+.


Partie expérimentale

Préparez fraîchement une solution de NaOH env. 0.1M exempte de carbonate. Déterminez la
concentration exacte de la solution par titrage de trois portions d'hydrogénophtalate de potassium
de masse exactement connue en présence d'un indicateur convenable.
Titrez un aliquot de votre échantillon par potentiométrie (au pH-mètre) avec le NaOH 0.1M et un
autre en présence d'un indicateur coloré.
Faites passer trois aliquots de votre échantillon sur la résine échangeuse d'ions. Rincez chaque
fois la colonne et titrez l'effluent trois fois par potentiométrie.
Après l’analyse, veuillez régénerer la résine échangeuse d’ions, l’égoutter sur Büchner et la
remettre dans le flacon de réserve.
Traitement des résultats
1. Comparez les courbes de titrage de l'échantillon sans et avec échange d'ions.
2. Déterminez la masse de l'échantillon reçu.
3. Déterminez les pKa de l'acide phosphorique. Comparez-les avec les valeurs de la littérature
et expliquez d'éventuelles différences.

Voila ce que j'ai compris :

Je vais devoir préparer une résine qui capte un ion (K+ j'imagine ?) et le remplace par H+ ?

J'aurai un échantillon, le Dihydrogénophosphate de potassium mais dans l'eau ça me donne H₂PO₄^2- non ? Soit l'acide phosphorique.. mais en milieu acide il va se reprotonner non ? J'aurai H3PO4 ?

DONC si je résume on me donne un sel de HK₂O₄P, il va passer une résine qui lui vole ses ions K⁺ ce qui va donner l'acide phosphorique qui a perdu un proton MAIS la résine va le protonner et donner un ion H⁺ et on aura au final l'acide phosphorique et ses 3 H.

Que je titre au final avec du NaOH.

Et on me demande de faire le travail une fois avec la résine et une fois sans. Donc un titrage aura 2 virages (H₂PO₄^2- ) et un titrage 3 virages H₃PO₄, le 3ème étant peu visible.

Maintenant : Ais-je raison ? Ou j'ai faux quelque part ?

Et dernière question et je vous laisse en paix : Une fois que j'ai mon beau titrage et ma courbe et ses 2 et 3 virages, comment trouver les pKa ?

Merci
-----

[moco]

Bonsoir,
Ce que tu dis est exact. Mais tu ne verras que deux virages, le second correspondant à un volume de NaOH qui doit être exactement le double du premier. Exactement !
Quant aux pKa, tu les obtiens en déterminant le pH mesuré à mi-titrage.
Si tu titres sans traitement à la résine, tu n'auras qu'un seul virage visible.
Les pKa théoriques devraient être 2.12, puis 7.21. Le dernier est à 12.61, mais il est trop proche du pH du NaOH utilisé pour pouvoir être observé.

[invite85e711ae]

Merci beaucoup Moco!

"Expliquez étape par étape comment vous allez effectuer l’analyse par permutation d’ions" quelqu'un a une idée ce que cette question veut dire ?

Ensuite l'équation c'est :

K2HO4P ==> 2K+ + H2PO4 2-

H2PO4 2- + H+ <==> H3PO4

C'est ça ? La première réaction est totale pas l'autre

Ensuite comment déterminer la masse de mon échantillon de K2HO4P ?

[moco]

Bonjour,
J'espère que tu ne fais pas de confusion entre les deux série d'opérations qu'il te faut effectuer. la première série est le titrage de NaOH par l'hydrogénophtalate de potassium. Attention au mot phtalate. La deuxième est le titrage par NaOH d'une solution qui contient de l'hydrogénophosphate. Les mots phosphate et phtalate se ressemblent.

Dans la première série d'opérations, qui est un étalonnage, tu dissous une quantité connue de hydrogénophtalate dans de l'eau, que tu titres avec NaOH dont la concentration est approximativement connue. Ce titrage te permets de calculer avec précision la concentration de cette solution de NaOH.

Dans la 2ème série d'opération, tu disposes d'une solution de dihydrogénophosphate, que tu titres par le NaOH obtenu ci-dessus. Tu n'obtiendras qu'un seul virage, et à un pH légèrement basique. Le point de virage te donnes le nombre de moles de cet hydrogénophosphate.

Puis, tu recommences. Mais, avant titrage, tu fais passer le même prélèvement de dihydrogénophosphate sur une colonne échangeurse d'ions. Les ions K⁺ seront remplacés par des ions H⁺ en solution. Il y aura donc davantage d'acide dans cette solution au sortir de la colonne. Tu titres cette solution par le NaOH étalonné, et cette fois tu devrais observer deux virages. Le premier apparaîtra en milieu encore acide quand les H+ libérés par la colonne échangeuse d'ions seront tous neutralisés. Il faudra un volume de NaOH que j'appelle V₁ pour y parvenir. Puis en milieu basique, tu verras un 2ème virage, qui devrait correspondrait exactement au double du volume V₁. Si ce n'est pas le double, il y a eu maladresse quelque part.

[A voir en vidéo sur Futura]