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Comme beaucoup d'entre vous, j'ai acquis ma première expérience pratique de titrage pendant mes études de chimie à l'école. À cette époque, j'ai appris à effectuer un titrage visuel manuel au point final - et je me souviens encore exactement de ce que j'ai ressenti à cette occasion.
À l'aide d'une burette manuelle remplie de titrant, j'ai ajouté chaque goutte individuellement à un erlenmeyer contenant la solution d'échantillon (y compris l'analyte à mesurer) et l'indicateur qui a été ajouté avant le titrage. À chaque goutte et même à chaque léger changement de couleur de ma solution d'échantillon, les minutes s'écoulaient avec une incertitude croissante. Je me demandais : "Ai-je déjà atteint le véritable point final, dois-je ajouter une autre goutte, ou ai-je même sur-titré ?" Vous vous êtes probablement déjà trouvé dans la même situation !
Cela vous semble familier ? N'oubliez pas de consulter notre article de blog sur le sujet :
Plusieurs années se sont écoulées depuis, et je suis heureuse de ne plus avoir à relever les défis d'un titrage manuel, car Metrohm offre la possibilité de réaliser des titrages automatisés.
Si vous voulez savoir comment déterminer le point final d'un titrage automatisé, je vais vous donner toutes les réponses dont vous avez besoin. Dans l'article suivant, j'aborderai les sujets suivants (cliquez pour aller directement à chacun d'eux) :
Les différents principes de détection - une vue d'ensemble
À ce stade, vous pouvez vous demander - si ce n'est pas visuellement, comment le point final (EP) peut-il être détecté dans un titrage automatisé ? Outre la reconnaissance visuelle du point final (par exemple, par un changement de couleur, l'apparition d'une turbidité ou l'apparition d'un précipité), un point final de titrage peut également être détecté par la surveillance automatisée d'un changement dans une propriété chimique ou physique qui se produit lorsque la réaction est terminée.
Comme le montre le tableau ci-dessous, il existe de nombreux principes de détection différents :
Tableau 1. Principes de détermination des différentes méthodes de détection des PE.
| Principe de détermination | Description | |
|---|---|---|
Électrochimique EP |
Potentiométrique | Le potentiel (mV) d'une solution en fonction de la concentration est mesuré par rapport à un potentiel de référence. |
Voltampérométrie |
Le potentiel (mV) d'une solution en fonction de la concentration est mesuré à un courant électrique constant, c'est-à-dire le courant de polarisation Ipol, appliqué à l'électrode polarisable. | |
Ampérométrique |
Cette technique d'indication permet de mesurer le courant dépendant de la concentration (μA) d'une solution d'échantillon à une tension constante. | |
EP photométrique |
La base de l'indication photométrique est le changement d'intensité à une longueur d'onde particulière d'un faisceau lumineux passant à travers une solution. | |
| Conductométrie EP | L'indication conductométrique mesure les changements de conductivité électrique au cours du titrage. | |
Thermométrique EP |
Les titrages thermométriques enregistrent les changements de température. Au terme de la réaction, celle-ci produit une chaleur molaire de réaction ∆Hr qui peut être mesurée comme un changement de température ∆T. | |
Discutons maintenant de la détermination potentiométrique et photométrique de l'EP en comparaison avec une détection de l'EP reconnue visuellement, car il s'agit des principes de détermination les plus couramment utilisés pour les titrages automatisés. Si vous souhaitez en savoir plus sur les principes du titrage thermométrique ou conductométrique, lisez nos articles de blog sur les principes de base !
Titrage thermométrique - la pièce manquante du puzzle
Le titrage conductimétrique fonctionne là où d'autres méthodes échouent.
Principe potentiométrique
Comme le montre le tableau ci-dessus, dans le principe potentiométrique, le potentiel dépendant de la concentration (mV) d'une solution est mesuré par rapport à un potentiel de référence. Par conséquent, une électrode de référence argent-chlorure d'argent (Ag/AgCl) est utilisée en combinaison avec une électrode de mesure (membrane de verre sensible au pH ou anneau métallique). En général, on utilise un capteur combiné (électrode) comprenant à la fois une électrode de mesure et une électrode de référence.
Figure 1 illustre à l'aide d'un exemple simple l'aspect d'un titrage manuel avec changement de couleur lorsqu'il est converti en un système automatique.
Étape 1 : Début du titrage avant l'ajout du réactif titrant.
Étape 2 : Ajout du réactif de titrage - à mesure que le titrage approche du point final, vous commencez à voir les signes du changement de couleur. À ce stade, dans un titrage automatique, le capteur détecte un changement de signal mV et le titrateur commence à doser le réactif de titrage en plus petits volumes et à un rythme plus lent.
Étape 3 : Enfin, l'EP est atteint avec une légère couleur rose qui correspond au point d'inflexion de la courbe de titrage.
Étape 4 : Titrer au-delà du point final conduit à un surtitrage, et ici le signal mV est relativement constant.
C'est ainsi que l'on obtient la courbe de titrage caractéristique en forme de S que l'on observe lors d'un titrage automatisé.
Les titrages acide-base ne sont pas les seuls à pouvoir être convertis. La figure 2 montre comment un simple titrage de chlorure peut être converti. Le réactif de titrage, sa concentration, la taille de l'échantillon et la préparation de l'échantillon restent les mêmes.
Seul l'indicateur est remplacé par le Ag Titrode, une électrode à anneau d'argent, et nous obtenons une courbe de titrage (figure 2, partie droite) avec un point final clairement défini.
Pour plus d'exemples de titrages potentiométriques possibles, téléchargez notre monographie gratuite ci-dessous ou consultez notre Application Finder où vous trouverez plusieurs exemples pour tous les principes de reconnaissance des points finaux.
Les titrages à l'aide d'indicateurs de couleur sont encore largement utilisés, par exemple dans les pharmacopées. Lorsqu'ils sont effectués manuellement, les résultats dépendent littéralement de l'œil du spectateur. Le titrage photométrique à l'aide de l'indicateur Optrode permet de remplacer cette détermination subjective du point d'équivalence par un processus objectif totalement indépendant de l'œil humain.
L'avantage est que la chimie ne change pas, ce qui signifie qu'il n'est généralement pas nécessaire d'adapter le mode opératoire normalisé (MON).
La base de l'indication photométrique est le changement d'intensité à une longueur d'onde particulière d'un faisceau lumineux passant à travers une solution. La transmission est la principale variable mesurée en photométrie et est donnée par la transmission lumineuse (mV ou % de transmission) d'une solution colorée ou trouble qui est mesurée à l'aide d'un capteur photométrique tel que le Optrode de Metrohm.
Il est possible de choisir parmi huit longueurs d'onde qui couvrent presque tous les indicateurs de couleur utilisés pour les titrages (tableau 2). La tige est résistante aux solvants et ne nécessite aucun entretien. Il se connecte directement au titrateur et améliore la précision et la répétabilité des titrages à indication de couleur.
| Longueur d'onde | Changement de couleur en : | Plage d'utilisation |
|---|---|---|
| 470 nm | Jaune | 460–480 nm |
| 502 nm | Orange / Rouge | 485–520 nm |
| 520 nm | Rouge | 505–535 nm |
| 574 nm | Violet / Purple | 560–585 nm |
| 590 nm | Bleu | 575–605 nm |
| 610 nm | Bleu / Vert | 595–625 nm |
| 640 nm | Vert | 620–655 nm |
| 660 nm | Noir / Turbide | 650–670 nm |
J'ai également choisi un exemple pour vous montrer comment convertir un titrage EDTA de sulfate de manganèse d'un titrage manuel à un titrage automatisé. Comme dans l'exemple ci-dessus, la procédure reste la même.
Titrage photométrique à l'EDTA du sulfate de manganèse selon Ph. Eur. et USP
Êtes-vous prêt à franchir le pas et à passer à l'utilisation d'un système de titrage automatisé ? Lisez notre autre article de blog pour en savoir plus.
Comment passer du titrage manuel à l'autotitration ?
L'un des avantages du titrage automatisé est qu'un volume plus faible de produits chimiques est nécessaire, ce qui permet de réduire les déchets. Avec le même indicateur Eriochrome Black TS, l'Optrode est utilisée à une longueur d'onde de 610 nm. La courbe de titrage (figure 3, côté droit) montre un changement de potentiel important du signal mV indiquant un point final de titrage clairement défini.
Si vous n'êtes pas sûr de la longueur d'onde optimale pour votre titrage, consultez notre article de blog pour en savoir plus !
Comparaison : Optrode vs. électrodes potentiométriques
Lorsque vous décidez de passer au titrage automatisé, certains points doivent être pris en compte pour comparer l'Optrode avec d'autres électrodes potentiométriques Metrohm. Le tableau suivant énumère les principaux critères.
Tableau 3. Comparaison des techniques de mesure photométrique et potentiométrique pour une sélection de facteurs.
| Facteur | Potentiométrique avec électrode | Photométrie avec Optrode |
|---|---|---|
| Modifications du POS | Il peut être nécessaire de mettre à jour le mode opératoire normalisé pour y inclure l'utilisation d'une électrode. | Utilise toujours le même indicateur et les mêmes paramètres de point final à couleur changeante |
| Indicateur de couleur | Non nécessaire ; économie sur la préparation chimique et les étapes d'analyse supplémentaires | Exigée |
| Échantillons turbides ou colorés | Ignore la couleur et la turbidité | Les échantillons très turbides et colorés peuvent interférer. |
| Entretien du capteur | Rincer, remplir l'électrolyte, stocker correctement | Rincer, conserver au sec |
| Résistance aux solvants | Certaines sondes résistantes aux solvants, nécessité de prendre en compte la compatibilité chimique | Corps scellé, entièrement en verre, pour une résistance chimique élevée |
| Calendrier de remplacement | 6 mois - 1 an | En cas de rupture ou d'épuisement de la source lumineuse1 |
1 L'optrode a une durée de vie de plusieurs dizaines de milliers d'heures.
Résumé
Vous voyez, une autotitration est assez simple à réaliser et a le grand avantage de donner un point final clairement défini.
Croyez-moi, chaque fois que je travaille avec un tel dispositif, y compris une électrode appropriée pour un titrage automatique, j'ai un grand sourire aux lèvres en pensant à mes années d'université : Bye bye la subjectivité, la procédure fastidieuse, l'inefficacité économique et la non-traçabilité !
Peut-être êtes-vous maintenant également convaincu de faire le changement dans votre laboratoire.
