Titrage du carbonate de sodium avec de l’acide chlorhydrique

Le carbonate de sodium est un composé basique, c’est-à-dire qu’il génère des ions hydroxyde (OH-) lorsqu’il est dissous dans l’eau. L’acide chlorhydrique est acide, ce qui signifie qu’il libère des protons (H⁺) lorsqu’il est dissous dans l’eau. Lorsqu’elles sont combinées, les solutions aqueuses de carbonate de sodium et d’acide chlorhydrique génèrent une réaction acide-base. Les chimistes appellent ce procédé « neutralisation » et l’exploitent pour déterminer la quantité d’acide ou de base dans une variété d’échantillons.

Carbonate de sodium

Le carbonate de sodium (également connu sous le nom de carbonate de soude ou soude de lavage) est un composé ionique hydrosoluble représenté par la formule Na₂CO₃. Les chimistes le classent comme ionique parce qu’il contient des ions métalliques positifs (ion sodium, Na⁺) et un ion négatif polyatomique (ion carbonate, CO₃²-). Dans l’eau, il se sépare en ses ions respectifs dans un processus connu sous le nom de dissociation. L’ion carbonate est responsable du comportement « basique » du carbonate de sodium car il génère des ions hydroxyde en extrayant un proton de deux molécules d’eau (H₂O) :

H₂O²- + 2 OH⁻ ‘ H₂CO₃ + 2 OH-

Acide chlorhydrique

L’acide chlorhydrique (aussi connu sous le nom d’acide muriatique) est un acide fort de formule chimique HCl. La désignation d’acide « fort » résulte de la dissociation complète du HCl dans l’eau en protons (H⁺, l’espèce responsable du comportement acide) et en ions chlorure (Cl-).

Chimie acide-base

Lorsque les acides et les bases sont combinés, ils produisent un sel (un composé ionique) et de l’eau. Dans le cas du carbonate de sodium et de l’acide chlorhydrique, le sel produit est le chlorure de sodium, et l’eau résulte de la décomposition de l’acide carbonique (H₂CO₃). Ceci peut être représenté par un processus en deux étapes, la première étant représentée par les éléments suivants

2 HCl + Na₂CO₃ ‘ 2 NaCl + H₂CO₃₃

La deuxième étape est la décomposition de l’acide carbonique en eau et en dioxyde de carbone :

H₂O₃ ‘ CO₂ + H₂O

La réaction globale peut donc être représentée par

2 HCl + Na₂CO₃ ‘ 2 NaCl + H₂O + CO₂ + CO₂

Titrage

« Le « titrage » désigne une technique d’analyse dans laquelle la concentration (la quantité de substance par millilitre de solution) d’une substance est déterminée. Il s’agit généralement d’une réaction chimique au cours de laquelle le titrant (c’est-à-dire une solution dont la concentration est connue avec précision) est placé dans un cylindre de verre mince appelé « burette », capable de délivrer des volumes de liquides avec une grande précision. L’analyte (la substance à analyser) est généralement contenu dans une fiole ou un gobelet sous la burette. Le réactif de titrage est ensuite ajouté à l’analyte jusqu’à ce que la réaction soit terminée. La détermination du moment où la réaction est terminée nécessite normalement qu’un indicateur soit ajouté à l’analyte ; l’indicateur est un produit chimique qui change de couleur lorsqu’une petite quantité de titrant n’ayant pas réagi est présente dans la fiole.

Applications

La quantité de carbonate de sodium est un échantillon qui peut être déterminé par titrage avec de l’acide chlorhydrique en utilisant le vert de bromocrésol comme indicateur. Le vert bromocrésol passe du bleu au vert lorsque le ballon de réaction contient un léger excès d’acide chlorhydrique. Une variante de cette technique est utilisée pour déterminer la quantité d’ions carbonate dans les échantillons d’eau provenant des rivières, des lacs, des cours d’eau, des puits, des sources d’approvisionnement en eau municipales et des piscines.