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titrage indicateur de fin de réaction
Bonjour, j'aurais besoin d'un coup de pouce pour faire l'exercice suivant 
:
On définit la dureté d'une eau par sa concentration en ions calcium et magnésium, C=[Ca 2+] + [Mg 2+ ] ; elle s'exprime en degré hydrotimétrique français, noté D et exprimé en °TH (D(°TH)=10 C si C est exprimé en mmol).
Afin de déterminer la dureté d'une eau on réalise un titrage complexométrique, qui fait intervenir des espèces chimiques appelées complexes (= édifice chimique constitué d'un atome ou d'un cation central auquel sont liés des molécules ou des ions, appelés ligands).
La méthode proposéé utilise l'EDTA qui est un ligand incolore et qui sera noté Y4- par la suite. Les ions calcium et magnésium forment tous les eux un complexe incolore avec l'EDTA, selon les équations chimiques suivantes :
Ca2+ + Y 4- --> [CaY]2-
Mg 2+ + Y 4- --> [MgY] 2-
Les complexes étant incolores, il faut utiliser un indicateur de fin de réaction, le NET (noir ériochrome T), qui sera noté Ind. Dans une solution dont le pH est voisin de 9, le NET est bleu. Avec les ions calcium ou magnésium, le NET forme un complexe de couleur rose violacé selon les équations de réaction suivantes :
Ind + Ca 2+ --> [Ca(Ind)] 2+
Ind + Mg 2+ --> [Mg(Ind)] 2+
Le principe de titrage est le suivant :
- on introduit une prise d'essai de volume connu d'eau à titrer dans une solution dont le pH est voisin de 9 ; on ajoute alors très peu de NET. Le mélange prend une teinte rose violacé en raison de la formation des complexes [Ca(Ind)]2+ et [Mg(Ind)] 2+ .
- On ajoute ensuite progressivement la solution titrante d'EDTA au mélange à l'aide d'une burette graduée. Il y a formation des complexes incolores : [CaY] 2- et [MgY] 2-.
- A l'équivalence, lorsque tous les ions calcium et magnésium ont été consommées, l'EDTA réagit avec les complexes [Ca(Ind)] 2+ et [Mg(Ind)] 2+ selon les réactions d'équations :
[Ca(Ind)]2+ + Y 4- --> [CaY] 2- + Ind
[Mg(Ind)] 2+ + Y 4- --> [MgY] 2- + Ind
Le titrage est réalisé avec 10,0mL d'eau minérale. la solution d'EDTA utilisée a une concentration de 2,5.10-3 mol/L. Le volume de solution versé à l'équivalence est Véquiv= 11,2 mL.
a) Précisez la couleur du mélange avant et après l'équivalence.
b) S'agit-il d'un titrage direct ou indirect? Précisez quelles sont les équations de titrage utilisées.
c) Est-il possible par cette méthode de connaître la concentration en calcium ou en magnésium d'une solution ?
d) Calculer C=[Ca 2+] + [Mg 2+] pour l'eau analysée. En déduire son degré hydrotimétrique D.
e) L'étiquette de l'eau analysée indique une concentration en ions calcium égale à 106 mg/L et une concentration en ions magnésium égale à 3,8 mg/L. Dire si les résultats obtenus par titrage sont conformes à ces indications.
Données M(Ca)=40,1 g/mol ; M(Mg)=23,3 g/mol
__________________________________________________________________________________
Dans l'énoncé j'ai "C est exprimé en mmol)." Ce la doit être mmol/L
a) Je dirais qu'avant l'équivalence le mélange est rose violacé car avec les ions calcium ou magnésium, le NET forme un complexe de couleur rose violacé, et après le mélange est bleu car dans une solution dont le pH est voisin de 9 le NET est bleu et ici on plus d'ions calcium et magnésium. Qu'en pensez vous?
b)Pourriez vous m'expliquer la différence entre direct et indirect? Je dirais direct ici mais je n'arrive pas à justifier 
La suite à voir après
Merci
Bonsoir Romane,
Je suis d'accord avec la a.
Pour la b, il s'agit d'un titrage direct. Tu as fait un exo sur le titrage indirect, il n'y a pas longtemps. Dans un titrage indirect, on met un réactif en excès en quantité connue et, après l'équivalence, on titre l'excédent avec un autre réactif.
Ici, on titre avec l'EDTA et le NET indique l'équivalence, c'est tout.
ok pour la a), ok pour la b)
c)Je dirais oui puisque c'est un titrage direct mais bon... il faut trouver ces concentrations?
Non parce que l'EDTA réagit à la fois avec les ions Ca2+ et les ions Mg2+.
Donc on ne peut pas connaître la concentration en Ca2+ et la concentration en Mg2+.
Je ne comprends pas la logique, en quoi le fait que l'EDTA réagissent avec les deux en même temps gène?
Parce que le nombre de moles d'EDTA qui a réagi ne peut te donner que le nombre de moles de Ca2+ + le nombre de moles de Mg2+.
On ne peut pas savoir le nombre de moles d'EDTA qui a réagi avec Ca2+ et le nombre de moles d'EDTA qui a réagi avec Mg2+. On n'a que le nombre total de moles d'EDTA.
Pour que ça soit bien clair je résume l'affaire :
On veut titrer une eau dont le pH est environ 9.
On y ajoute du NET (Ind) qui réagit avec les ions calcium et magnésium et ça donne du [Ca(Ind))]2+ et du [Mg(Ind))]2+.
On ajoute la solution titrante d'EDTA qui réagit avec les ions calcium et magnésium, ça forme [CaY]2- et [MgY]2-.
Une fois que tous les ions Ca2+et Mg2+ sont consommés, l'EDTA réagit avec [Ca(Ind))]2+ et[Mg(Ind))]2+ pour former du NET et [CaY]2- et [MgY]2-.
"On n'a que le nombre total de moles d'EDTA. " quand?
"On ne peut pas savoir le nombre de moles d'EDTA qui a réagi avec Ca2+ et le nombre de moles d'EDTA qui a réagi avec Mg2+" car on sait pas s'il réagit plus avec Mg2+ ou avec Ca2+? Cette question a l'air pourtant simple mais j'ai du mal malgré toutes tes tentatives
Effectivement, l'EDTA réagit d'abord avec les ions libres Ca2+ et Mg2+ pour former (CaY)2- et (MgY)2-, puis réagit ensuite avec les ions Ca2+ et Mg2+ qui ont réagi avec le NET, pour former à nouveau (CaY)2- et (MgY)2- et restituer Ind.
"On n'a que le nombre total de moles d'EDTA. " quand?
A l'équivalence.
En effet, on nous dit :
Le titrage est réalisé avec 10,0 mL d'eau minérale. la solution d'EDTA utilisée a une concentration de 2,5.10-3 mol/L. Le volume de solution versé à l'équivalence est Véquiv= 11,2 mL.
On peut donc en conclure que le nombre de moles d'ETDA utilisées à l'équivalence est :
nEDTA = 2,5.10-3 x 11,2.10-3 = 2,8.10-5 mol
Cela représente la totalité de l'ETDA qui a réagi mais l'ETDA a réagi avec les ions Ca2+ et Mg2+. On ne peut donc pas savoir quelle est la quantité d'ETDA qui a réagi avec les ions Ca2+ et la quantité qui a réagi avec les ions Mg2+... sauf si on connaît la quantité de Ca2+ et la quantité de Mg2+ mais c'est ce que l'on cherche précisément...
"d) Calculer C=[Ca 2+] + [Mg 2+] pour l'eau analysée. En déduire son degré hydrotimétrique D."
Je pense qu'il faut utiliser uniquement ces équations pour cette question :
Ca2+ + Y 4- --> [CaY]2-
Mg 2+ + Y 4- --> [MgY] 2-
Sauf qu'on a M(Ca) et M(Mg) mais pas leur masse donc on peut pas avoir leur quantité de matière
Mes tableaux sont ils justes pour le moment?
Oui, le tableau est juste.
Pour les quantités de matière, on a, à l'équivalence :
nEDTA = nCa2+ + nMg2+
On demande C = [Ca2+] + [Mg2+].
C = [Ca2+] + [Mg2+] = (nCa2+/V) + (nMg2+/V) = (nCa2+ + nMg2+) / V
==> C = 2,8.10-5 / 10,0.10-3 = 2,8.10-3 mol/L
Vendredi, samedi et dimanche, je ne suis pas là (sauf dimanche soir peut-être).
Donc, pour que tu ne restes pas sans réponse, je te donne le reste...
106 mg/L de Ca ==> 0,106 / 40,1 mol/L
3,8 mg/L de Mg ==> 3,8.10-3 / 23,3 mol/L
On a 10,0 mL donc 1/100 L ==> (0,106 / (40,1.100)) + (3,8.10-3 / (23,3.100)) = (0,106 / (4010)) + (3,8 / (2330)) = 2,8.10-5 mol de Ca2+ et Mg2+.
C'est bien ce que l'on a trouvé par titrage.
Les résultats obtenus par titrage sont conformes aux indications fournies.
Pour les quantités de matière, on a, à l'équivalence :
nEDTA = nCa2+ + nMg2+
Je dois pas faire deux tableaux alors? pourquoi c'est pas nEDTA = nCa2+ = nMg2+ ?
Tu n'as pas besoin de faire des tableaux.
En fait est ce que c'est le fait que C= [Ca2+]+[Mg2+] qui fait que nEDTA=nCA2+nMg2+ ?
Non, c'est parce que l'EDTA réagit avec les Ca2+ et Mg2+. On a simultanément les deux réactions :
Ca2+ + Y4- --> [CaY]2-
Mg2+ + Y4- --> [MgY]2-
A l'équivalence, on a nEDTA = nCa2+ + nMg2+ parce que, avec les nEDTA mol, une partie a servi à "neutraliser" les ions Ca2+ et le reste à "neutraliser" les ions Mg2+.
Juste une dernière chose avant que je poste un nouvel exo, tu dis
On a 10,0 mL donc 1/100 L ==> (0,106 / (40,1.100)) + (3,8.10-3 / (23,3.100)) = (0,106 / (4010)) + (3,8 / (2330)) = 2,8.10-5 mol de Ca2+ et Mg2+.
Or (0,106 / (40,1.100)) + (3,8.10^-3 / (23,3.100)) c'est une concentration non? Alors pourquoi c'est en mol?
Non parce que je multiplie la concentration par le volume...
Il est vrai que cela aurait été plus clair si je l'avais écrit autrement.
((0,106 / 40,1) 10-2) + ((3,8.10-3 / 23,3) 10-2) = (1,06.10-3 / 40,1) + (3,8.10-5 / 23,3) = 2,8.10-5 mol de Ca2+ et Mg2+
Autrement dit, je fais :
C(g/L) / M(g) ==> C(mol/L) ==> C(mol/L) V(L) ==> nombre de moles dans le volume considéré
Ok ! Merci 
On avait oublié de dire que D=28°TH
Je poste bientôt un autre exo, je mettrai le lien ici au cas où tu sois disponible et inspiré
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