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Dosage du NaCl dans des gouttes physiologiques
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0. Introduction : la conductimétrie
1. Droite d’étalonnage du NaCl
2. Dosage de goutte physiologique

Introduction: La conductimétrie

La conductimétrie est une méthode utilisée pour le dosage des solutions. Par cette technique, on mesure la quantité d’électricité que laisse passer une solution. Aussi faut-il que la solution dosée contienne des ions, car, étant chargés positivement (cation) ou négativement (anion), ce sont eux qui confèrent à la solution son caractère conducteur. En pratique, on mesure la conductance d’une solution ionique à l’aide d’un conductimètre dont l’extrémité est composée de deux plaques parallèles de surface S et distantes de la longueur L.



La valeur de la conductance G d’une solution ionique dépend de la nature de la solution ainsi que de la géométrie de la cellule de mesure. Elle peut être déterminée par la relation :

avec G en siemens, S en m2, L en mètre et sigma en siemens/m.


On appelle sigma la conductivité de la solution. Cette grandeur est caractéristique de la solution : elle dépend de la concentration et de la nature des ions qui la composent, ainsi que de sa température. La valeur de la conductivité d’une solution peut être calculée à partir des conductivité molaires des ions qui la composent ainsi que de leur concentration. (source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Conductim%C3%A9trie)


1. Droite d’étalonnage du NaCl

A partir d’une solution mère de NaCl de concentration 5 x 10-2 M, chaque groupe a dû diluer cette solution, afin d’obtenir 6 nouvelles solutions, de concentrations molaires différentes. Ainsi, nous avons pu obtenir une droite d’étalonnage, grâce aux différents résultats obtenus par l’ensemble des groupes. Pour obtenir les bonnes concentrations, à partir de la solution mère, on a utilisé la relation :

Vi • Ci = Vf • Cf

Le volume initial multiplié par la concentration initiale est égal au volume final multiplié par la concentration finale que l’on veut obtenir.

Voici les calculs et ce que tous les groupes ont obtenu :

S1 : X • 5•10-2M = 50ml • 2.5•10-2M => X=25 mL de la solution mère et 25 mL d’eau
S2 : X • 5•10-2M = 50ml • 2•10-2M => X=20 mL de la solution mère et 30 mL d’eau
S3 : X • 5•10-2M = 50ml • 1•10-2M => X=10 mL de la solution mère et 40 mL d’eau
S4 : X • 5•10-2M = 50ml • 5•10-3M => X=5 mL de la solution mère et 45 mL d’eau
S5 : X • 5•10-2M = 50ml • 2.5•10-3M => X=2.5 mL de la solution mère et 47.5 mL d’eau
S6 :X • 5•10-2M = 50ml • 1•10-3M => X=1 mL de la solution mère et 49 mL d’eau

Nous devions ensuite prendre les mesures de conductance avec un conductimère qui nous était attribué, dans chacune des solutions.

Matériel

un becher de 100 mL par groupe contenant la solution du groupe à tester (attention à prévoir un becher dont le volume correspond au volume de solution. Dans notre cas, c’est un becher de 100 mL qui est utilisé.)
deux pipettes graduées (une de 10 mL et une autre de 20 mL), une pour prélever le bon volume de solution mère et une pour prélever le bon volume d’eau déminéralisée.
6 conductimètres : un par groupe.

Mode Opératoire

1. Il faut d’abord nettoyer le becher avec de l’eau déminéralisée, afin qu’aucune particule étrangère n’interfère avec les conductimètres.
2. Prélever le volume de solution mère correspondant aux calculs faits précédemment à l’aide d’une pipette graduée et la déverser dans le becher précédemment lavé.
3. Prélever le volume d’eau déminéralisée correspondant aux calculs faits précédemment, à l’aide d’une deuxième pipette graduée. Attention à ne pas mélanger les deux pipettes, ce qui conduirait à fausser l’expérience. Et il faut aussi, pour une plus grande sécurité, signaler sur le becher de quelle solution (de quelle molarité) il s’agit, afin de ne pas s’embrouiller.
4. Une fois ces étapes passées, les mesures avec les conductimètres commencent à proprement parler. Chaque groupe choisit un conductimètre qu’il gardera tout au long du déroulement du labo. On doit ensuite prendre les mesures :Tremper le conductimètre dans le beche, brasser légèremen, allumer le conductimètre, attendre que le petit chronomètre qui apparaît dans le coin supérieur gauche disparaisse et emfin relever la mesure qui apparait.
5. Répéter cela dans les 6 solutions, à l’aide du MÊME conductimètre.

Résultats

Voici ce que nous avons obtenu comme droite d'étalonnage avec le conductimètre numéro 4 :

Interprétation

Suite à ces résultats, nous pouvons regrouper ceux de tous les groupes, afin de construire une droite d’étalonnage.

Droite d’étalonnage commune.


Ces courbes sont stables, c’est-à-dire que, en excluant de grands changements de température, elles peuvent ensuite être réutilisées pour trouver d’autres valeurs (évidemment d’une solution de même nature :NaCl)
Nous n’avions pas le conductimètre défectueux donc nous avons obtenu des résultats probants.
Le rapport entre la conductance et la concentration d’un produit n’est linéaire que jusqu’à une certaine concentration, ce qui explique l’étape de la dissolution.

2. Dosage de gouttes physiologiques

Introduction

Nous allons maintenant doser des gouttes physiologiques, qui peuvent être obtenues dans n’importe quelle pharmacie. Elles ont une concentration théorique de NaCl de 9g/L. On parle alors de solution isotonique car la concentration en soluté (ici, le NaCl) des gouttes est la même que celle du cytoplasme de nos cellules. Il est important que les concentrations soient les mêmes, sinon un phénomène d’osmose intervient. Cela signifigne que, pour que les concentrations soient égales, de l’eau va se déplacer depuis le lieu où la concentration est la plus faible vers le lieu où elle est la plus élevée afin de diluer le soluté, qui ne peut pas passer la membrane plasmique, pour rétablir un équilibre. Par conséquent, si les gouttes contiennent trop de sel, la cellule va perdre de son eau pour que les concentrations intra- et extracellulaires soient identiques, ce qui amène à un dessèchement de la cellule. Au contraire , si les gouttes ne contiennent pas assez de NaCl, de l’eau va entre dans la cellule et ainsi la faire gonfler. Dans les deux cas, des cellules risquent d’être détruites.(cf source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Isotonique)

Le Laboratoire se déroulera en deux parties, nous utiliserons deux méthodes de dosage disctinctes :

1. La première est celle utilisée durant le laboratoire précédant, à savoir : nous avons plongé un conductimètre dans la solution et relevé la valeur de la conductance donnée par l’appareil, valeur que nous allons pouvoir comparer à la courbe obtenue précédemment.
2. La seconde : doser la solution avec du nitrate d’argent (ajout 0,5 mL par 0,5 mL) et relever les valeurs du conductimètre. On peut ainsi obtenir une nouvelle courbe.
Le but a donc été de comparer les deux méthodes mais également de comparer la valeur obtenue de la concentration de NaCl avec celle indiqué sur le flacon.
Avant le laboratoire, il s’agit de diluer les gouttes physiologiques. En effet, leur concentration présumée étant de 9g/L, elle est trop élevée.

Matériel

Un ballon jaugé (un pour deux groupes) de 100 mL qui permet de diluer les gouttes physiologiques (5 ml dans 95 ml d'eau déminéralisée)
Une pipette jaugée (avec une poire) pour prélever les 50 mL nécessaires à l’expérience, à partir des 100 mL.
Deux bechers de 100 mL : un pour la "poubelle", c’est à dire le nettoyage de la pipette graduée, l’autre pour recueillir les 50 mL à doser.
Une pipette graudée (attention, il faut la NETTOYER avec de l’eau déminéralisée préalablement) qui contient le nitrate d’argent utile au deuxième dosage.
De l’eau déminéralisée.
Un conductimètre.

Mode Opératoire

1. Verser les 5 mL de gouttes physiologiques dans un ballon jaugé 100 mL.
2. Ajouter dans le ballon jaugé le volume restant (95 mL)en eau déminéralisée.
3. Prélever dans le ballon jaugé, à l’aide d’une pipette jaugée, 50 mL de la solution (gouttes physiologiques dilueés)
4. Déverser les 50 mL dans le becher de 100 mL.
5. Plonger le conductimètre dans la solution et relever la valeur affichée. La première méthode de dosage est alors terminée, le résultat obtenu peut être comparé avec la courbe obtenue précédemment.
6. Nettoyer la burette avec de l’eau déminéralisée.
7. Prélever le nitrate d’argent AgNO3 à 1.3 g/100 mL(préalablement préparé par notre professeure)
8. Le faire d’abord s’écouler dans la burette, et prévoir ainsi un becher poubelle, puis fermer le robinet, pour qu’il remplisse la burette (attention à ce qu’il ne reste pas d’eau au fond de la burette).
9. Placer la solution à doser sous la burette et commencer le dosage : ajouter le nitrate d’argent 0.5 mL par 0.5 mL et relever les valeurs données par le conductimètre, plongé dans la solution après chaque ajout. (C’est mieux d’éteindre et de rallumer le conductimètre après chaque ajout : plonger dans la solution, allumer, prendre la valeur, éteindre. Les mesures seront plus précises.)
10. Après l’ajout de 8 mL, le dosage peut être arrêté, les valeurs obtenues sont suffisantes pour établir une courbe.
11. Avant de ranger le matériel, on peut regarder l’évolution de la solution dosée. En effet, elle réagit avec la lumière. Même si, ce jour-là, le temps était plutôt à l’orage et que nous n’avons pas beaucoup vu le soleil, la solution a quand même évolué : des petits "paquets" gris-noirs se sont formés au fond du becher et la solution est devenue blanc opaque. Nous reviendrons sur cet aspect dans la suite du rapport.
Nous avons au point. 2 dépasser les 100 mL : nous avons ajouté plus d’eau déminéralisée que nécessaire. C’est pourquoi nous avons obtenu là une erreur potentielle. Nous observerons dans la suite du rapport les conséquences que cela a eu.

Résultats

1. Première méthode de dosage : En relevant la valeur du conductimètre après avoir dilué les gouttes physiologiques, nous obtenons : 770.
Grâce à ce premier résultat, on pourrait déjà calculer la concentration de NaCl, à l’aide des résultats obtenus précédemment :
En lisant sur le graphique, on obtient pour une conductance de 770 une concentration d’environ 0,0066mol/L

Mais on peut aussi utiliser la formule :

Comme nous avons calculer une valeur moyenne pour S/l, on peut calculer la concentration : 770=[x](76.3*10-4+50.1*10-4)*8937.95
D’où [x]=6.82 moles par mètre cube, soit 0.0068mol/L

2. Seconde méthode : Voici les valeurs reportées dans un graphique de conductance relevées sur le conductimètre, après chaque ajout de o.5 mL de AgNO3 dans la solution de gouttes physiologiques diluées :

Il faut aussi préciser que, dès l’ajout de la première goutte de AgNO3, un précipité blanc se forme, collant aux parois. Au début, il est présent en très petite quantité puis, au fur et à mesure des rajouts de AgNO3, la quantité devient plus importante et la solution devient blanche, opaque. A la fin de l’expérience, si on laisse la solution à la lumière du jour, la solution se noircit et des dépôts apparaitront au fond du becher ce qui est typique du chlorure d’argent.

Après l’ajout de 5 mL de AgNO3, la courbe remonte. C’est ainsi à cet endroit que l’on peut placer notre point d’équivalence, la conductance y étant de 825. A l’aide de calculs, on peut maintenant déduire la concentration de NaCl dans les gouttes physiologiques et vérifier si, comme c’est indiqué sur l’emballage des gouttes, elles contiennent bien 9g/L de NaCl.

Grâce à la relation CaVa=CbVb
"Ca" est la concentration molaire de la substance dosée, en l’occurence celle du NaCl.
"Cb" est ainsi la concentration molaire de l’autre substance en présence, le AgNO3

Nombre de moles de AgNO3 n = 1.3 / 169 = 0.0077

Concentration molaire du AgNO3
[AgNO3] = 0.0077 / 0.1 = 0.077 M

Application de CaVa = CbVb

Va = 50 mL Cb = 0.077 Vb = 5 mL Ainsi, Ca = 0.0077 M ce qui correspond à la valeur attendue

Remarque

Tout d’abord, il convient de dire que la conductance de 770 semble être une valeur non-exacte car elle ne donne pas de résultats probants. De plus on voit clairement, lorsqu’on fait la courbe de dosage avec le AgNO3, que cette valeur est bien inférieure à ce qu’elle devrait être. En effet si on regarde la courbe, la conductance avant l’ajout de AgNO3 devrait être de l’ordre de 950. Dans ce cas, on pourrait lire sur la droite d’étalonnage du rapport précédent que la concentration de NaCl vaut environ 0.0075mol/L, ce qui correspond mieux au résultat attendu. D’autre part, si on applique la formule permettant de trouver la conductance, on a :

950*10-6=[NaCl](76.3*10-4+50.1*10-4)*0.00894

D’où [NaCl] = 8.4 moles par mètre cube, soit 0.0084mol/L On remarque qu’en appliquant la formule la valeur est moins précise du fait que la valeur moyenne de S/l n’est pas une valeur sûre.
On peut tirer comme conclusion de cette mauvaise valeur qu’il ne suffit pas d’une valeur de la conductance pour déduire la concentration d’une solution.
Nous avons au point 2 dépasser les 100 mL : nous avons ajouté plus d’eau déminéralisée que nécessaire. C’est pourquoi nous avons obtenu là une erreur potentielle. Mais, on remarque que cette erreur n’a pas porté à conséquence sur les résultats puisqu’on obtient par les deux méthodes(lire sur le graphique et dosage avec AgNO3) des résultats très proches de la concentration indiquée sur le flacon de gouttes physiologiques. Cette erreur dans l’ajout de l’eau vient de l’utilisation d’un matériel peu approprié lors de l’ajout des dernières gouttes d’eau. En effet, il aurait fallu, pour ajouter les dernières gouttes manquantes, utiliser une pipette au lieu d’essayer d’ajouter ces gouttes avec le flacon d’eau déminéralisée
Le précipité qui apparaît lors de l’ajout de AgNO3 dans la solution contenant le NaCl est du AgCl. En effet cette substance de se dissout pas dans l’eau.

Conclusion

Ce laboratoire nous a permis de vérifier la concentration molaire de NaCl inscrite sur le flacon de gouttes physiologiques. Les méthodes et les calculs se complétant, ce laboratoire nous a permis d’appliquer deux méthodes de dosage, vue en cours théorique. Malgré une première mesure "fausse" du conductimètre, l’ensemble des autres mesures et calculs nous semblent être plus que satisfaisants, ils sont très proches de ce qui est indiqué sur le falcon de gouttes. La petit marge d’erreur venant sûrement des conditions extérieures (température,...), matériel (précision des conductimètres par exemple,...) ou erreurs de notre part, lorsque l’on a prélevé les quantités notamment. Mais nos résultats peuvent être comparés à ceux venant d’autres groupes : les résultats de Nastassia et Jessica, ainsi qu’à ceux d’autres groupes, qui trouvent des résultats semblables.

Lorianne et Diane (4C,2007)


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