Protocole du Laboratoire 2

Attention, vous devez imprimer ce protocole ainsi que votre document sur la sécurité et les apporter au laboratoire.

Introduction : La sécurité au laboratoire (0,5 heure)

Parlons sécurité en remplissant ensemble le questionnaire sur la sécurité au laboratoire.

Première partie : Masse volumique (1,5 heure)
DÉTERMINATION DE LA MASSE VOLUMIQUE D'UN LIQUIDE

But

Déterminer la masse volumique (densité absolue ou r) d'une solution de chlorure de sodium.

Définitions

Masse volumique ou densité absolue

La masse volumique d'une substance est la masse d'une substance par unité de volume à une température donnée. Elle peut se définir par la relation suivante.

masse volumique = r = densité absolue = dT =	masse de substance	=	m
	volume de substance		V

La masse volumique d'une substance (r) est donc un synonyme de la densité absolue (d_T) de la substance.

m = masse de la substance en grammes

V = volume de la substance en cm³ ou en mL pour un liquide ou un solide

Densité relative ou densité

La densité relative (ou densité) d'une substance à l'état solide ou liquide est le rapport entre la masse volumique de la substance à une température T et la masse volumique de la substance de référence, soit l'eau à 3,98°C (donc environ 4°C).

La densité relative d'une substance (solide ou liquide) peut donc s'exprimer de la façon suivante.

d T 3,98	=	dT (substance)
		d3,98 (eau)

La masse volumique de l'eau à 3,98°C = 0,999973 g/cm³.

Vous trouverez la densité relative d'une substance exprimée selon l'une ou l'autre des façons suivantes.

d T 3,98

@

d T 4

D'une autre manière, on pourrait dire que la densité relative (ou densité) pour un solide ou un liquide est la masse d'un certain volume de substance par rapport à la masse d'un même volume d'eau à 3,98°C (donc environ 4°C).

Si, par exemple, une substance a une densité de 1,5, cela signifie que sa masse volumique est 1,5 fois plus élevée que la masse volumique de l'eau à 4°C.

Matériel nécessaire

• Une balance analytique

• Un pèse-tare

• Un compte-gouttes

• Un thermomètre gradué de 0-100°C

• NaCl (Masse molaire = 58,44 g/mol)

• Un bécher de 100 mL

• Un ballon jaugé de 250,0 mL (incertitude ± 0,1 mL)

• Un ballon jaugé de 100,00 mL (incertitude ± 0,08 mL)

• Une pipette jaugée de 10,00 mL (incertitude ± 0,02 mL)

Manipulations

A) Préparation des solutions

Référez-vous à la capsule vidéo Préparation des solutions.

Dans cette partie du laboratoire, vous préparerez deux solutions de chlorure de sodium. La première, la solution A, est la solution mère à partir de laquelle vous préparerez par dilution une solution diluée B.

1. Préparer avec précision 250,0 mL d'une solution aqueuse de NaCl "A" environ 5 % m/V (5 g de NaCl pour 100 mL de solution).

   • Peser dans un bécher de 100 mL exactement environ 12,5 g de NaCl en utilisant la balance analytique. Noter la masse.

   • Ajouter 50 mL d'eau déionisée dans le bécher contenant le NaCl.

   • Dissoudre le NaCl en agitant la solution à l'aide d'une tige de verre.

   • À l'aide d'un entonnoir, transférer cette solution dans le ballon jaugé de 250 mL. Rincer trois fois le bécher avec des portions de 25 mL d'eau déionisée et transférer dans le ballon jaugé.

   • Bien agiter la solution en bouchant le ballon jaugé.

   • Compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau déionisée. Agiter de nouveau.

2. Préparer 100 mL d'une solution de chlorure de sodium 1% m/V.

   Solution B : 20,00 mL de solution A + eau déionisée jusqu'à 100 mL

   • Utiliser une pipette jaugée de 10,00 mL ainsi qu'un ballon jaugé de 100,0 mL.

B) Détermination de la masse volumique de la solution B de chlorure de sodium

1. À l'aide d'une balance analytique, peser un pèse-tare propre et sec (avec son bouchon).

2. Pipeter 10,00 mL de la solution B et transférer dans le pèse-tare.

3. Peser le pèse-tare rempli de la solution de chlorure de sodium.

4. Noter la température de la solution.

Tableaux des mesures

N'oubliez pas d'indiquer les incertitudes.

A) Prépation des solutions de chlorure de sodium

Masse du chlorure de sodium : ___________ g

B) Masse volumique de la solution B

Masse du pèse-tare vide
Masse du pèse-tare rempli de la solution de NaCl
Volume mesuré de la solution B
Température de la solution

Deuxième partie : Dosage volumétrique (2 heures)
DÉTERMINATION DU SEL DANS LA SOUPE

Cette deuxième partie du laboratoire 2 provient des professeurs du département de chimie du collège François-Xavier-Garneau.

Problématique

Les soupes sont-elles trop salées ?

Stratégie

Pour déterminer le sel dans la soupe, on utilise le titrage par précipitation. On présume que tout le chlorure est sous forme de chlorure de sodium, NaCl.

Théorie

La quantité de sodium, Na+, absorbée quotidiennement présente un intérêt d'ordre médical : une trop grande quantité peut être dommageable pour la santé. La consommation nécessaire en sodium, Na+, pour un individu de taille moyenne est d'environ 500 mg par jour, soit plus précisément 9 mg/kg de poids corporel. Une grande part de ce sodium est ingérée sous forme de sel de table, NaCl.

Il s'agit de déterminer le nombre de moles d'une espèce en la faisant précipiter à l'aide d'un volume connu d'une solution étalon. La fin du titrage est indiquée par l'action d'un indicateur. Ce dernier forme, avec la substance étalon, un précipité de coloration différente et de solubilité supérieure à celle du premier précipité. Dans le dosage du sel dans la soupe, on utilise comme substance étalon du nitrate d'argent, AgNO₃, qui réagit avec l'ion chlorure, Cl-, de la soupe. Le produit de cette réaction est du chlorure d'argent, AgCl, précipité blanc.

NaCl + AgNO₃ AgCl + NaNO₃

Lorsqu'il ne reste plus de chlorure, Cl-, en solution, le nitrate d'argent réagit avec l'indicateur, le chromate de potassium, K₂CrO₄, pour former un précipité rouge, Ag₂CrO₄, ce qui indique la fin du titrage.

2 AgNO₃ + K₂CrO₄ Ag₂CrO₄ + 2 KNO₃

Au point de virage, tout le Cl- a réagi et il apparaît alors une coloration rouge, Ag₂CrO₄, qui indique l'arrêt du titrage.

Pour les calculs stœchiométriques, le nombre de moles de nitrate d'argent correspond au nombre de moles de chlorure de sodium.

Matériel nécessaire

• Une pipette jaugée de 10,00 mL

• Une poire à pipette

• Un erlenmeyer de 125 mL

• Un barreau aimanté

• Une plaque agitatrice

• Une burette de 50,0 mL

• Un cylindre gradué de 10,0 mL

• Un bécher de 1000 mL

• Une solution de nitrate d'argent AgNO₃ 0,1 M (mol/L de solution)

• Une solution de chromate de potassium K₂CrO₄ 0,1 M ( mol/L de solution)

Manipulations

Les techniciens préparent les soupes selon les indications du fabricant.

1. Noter la marque de la soupe qui est assignée pour l'analyse.

2. Mesurer 10,00 mL de soupe à l'aide d'une pipette jaugée et verser le contenu dans un erlenmeyer de 125 mL. Éviter autant que possible les matières solides.

3. À l'aide d'un cylindre gradué, ajouter 20 mL d'eau déionisée.

4. À l'aide d'un cylindre gradué, introduire 10 mL d'une solution de chromate de potassium, K₂CrO₄ (indicateur).

5. Effectuer le titrage.

   1. Faire le montage tel qu'il est présenté sur les photos.
      
   2. Conditionner la burette avec de l'eau puis avec un petit volume de la solution de nitrate d'argent, AgNO₃, qui est le titrant de concentration précise et connue.
   3. Titrer jusqu'à l'apparition d'une couleur orangée, résultant de la combinaison de la couleur jaune de la soupe et de la couleur rouge du Ag₂CrO₄.
   4. Vider le contenu de l'erlenmeyer dans un bécher de récupération de 1000 mL. Rincer ensuite l'erlenmeyer plusieurs fois avec de l'eau déionisée.

6. Répéter les étapes 2 à 5 jusqu'à ce que les volumes de titrant aient un écart maximal de ± 0,2 mL.

7. Écrire les lectures dans le tableau des mesures, c'est-à-dire la MARQUE DE SOUPE et les 3 VOLUMES de titrant utilisés pour la soupe.

Mesures

Concentration de la solution de nitrate d'argent : _________________

Tableau des mesures

Marque de soupe	Volume de titrant essai 1	Volume de titrant essai 2	Volume de titrant essai 3

Volume moyen = ____________________

Comme incertitude du volume moyen, prenez le même nombre que vous avez utilisé pour les autres valeurs de volume mesurées à la burette.

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