Dosage complexometrique application a la determination de la

BTS Diététique
Détermination de la dureté d’une eau par complexométrie
TP de Biochimie
DOSAGE COMPLEXOMETRIQUE
APPLICATION A LA DETERMINATION DE LA
DURETE D’UNE EAU
Rappels théoriques
Au cours de ce TP, vous allez déterminer la teneur en ions calcium et magnésium d’une eau par
complexométrie dans le but d’estimer sa dureté.
I. Définition de la dureté d’une eau
La dureté d’une eau ou titre hydrotimétrique (TH) est un indicateur de sa minéralisation et
surtout de sa teneur en ions calcium (Ca2+) et magnésium (Mg2+).
Les teneurs en ions des eaux s’expriment en mg.L-1 alors que leur dureté est donnée en degrés
hydrotimétriques français.
Un degré français (°f) correspond à 10-4 mol.L-1 de cations divalents. On peut donc déterminer
la dureté totale (expression de la teneur en Mg2+ et Ca2+), magnésienne (expression de la teneur
en Mg2+) ou calcaire (expression de la teneur en Ca2+).
Remarque : D’autres unités permettent d’exprimer la dureté d’une eau. Les degrés
hydrotimétriques allemand et anglais peuvent être reliés aux degrés français de la manière
suivante : 1°f = 0,56° allemand = 0,70° anglais
Lorsque l’on connaît la dureté totale d’une eau, on peut déterminer à quel type elle appartient
(Tableau 1).
Tableau 1 : Relation entre le titre hydrotimétrique d’une eau et sa dureté.
TH (°f)
0à7
7 à 15
Eau
Très douce
Douce
15 à 25
Moyennement
dure
25 à 42
> 42
Dure
Très dure
II. Les dosages complexométriques
Ce sont des méthodes de dosages volumétriques reposant sur la capacité que possèdent
certaines molécules pour complexer des ions.
Au cours du dosage, un agent complexant (EDTA), capable de piéger les ions à doser, est peu à
peu ajouté à la solution à doser. Lorsque tous les ions à doser sont piégés, un indicateur
complexométrique change de couleur permettant de visualiser l’équivalence.
A. Agents complexants
1. Description
L’agent complexant ou chélateur est un ligand capable de piéger des ions. Les ligands utilisés
dans les dosages de cations doivent posséder au moins une paire d’électrons non-liants
disponibles pour se lier à l’ion piégé (dit « central ») par le biais d’une liaison dative (ou de
coordinence).
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Afin de déterminer la dureté de l’eau, on utilise l’EDTA (acide éthylène diamine tétraacétique)
(Figure 1).
2. Sites de fixation de l’EDTA
L’EDTA est un puissant agent complexant possédant 6 sites de fixation possibles pour les ions
métalliques : 4 COOH (encadrées) et 2 amines tertiaires (entourées).
HOOC
CH2
N
HOOC
CH2
CH2
COOH
CH2
COOH
N
CH2
CH2
Figure 1 : Représentation de l’EDTA (les sites de fixation possibles pour les cations divalents
sont entourés ou encadrés)
Toutefois, dans les conditions du utilisées ici, deux des fonctions COOH ne sont pas réactives.
Au cours des dosages, la forme d’EDTA utilisée complexe les cations divalents (M2+ = Mg2+ et
Ca2+) dans un rapport stœchiométrique 1/1 (1 mole d’EDTA complexe 1 mole de cations
divalents (M2+)).
HOOC
CH2
CH2
CH2
N
M
H2C
COO
COOH
N
2+
-
CH2
CH2
-
O OC
Figure 2 : Fixation des ions calcium par l’EDTA (M2+ correspond à un cation divalent Ca2+
ou Mg2+)
A l’équivalence, on a donc :
n EDTA  n M 2
3. Stabilité des complexes
L’EDTA ne chélate pas le calcium et le magnésium de la même manière. La stabilité des
complexes qu’il forme avec chacun ce ces ions est quantifiée par une constante de dissociation
Kd ou par le pKd (pKd = -log Kd).
Plus la valeur de pKd est élevée, plus le complexe formé entre l’ion et l’EDTA est stable. De
plus l’EDTA fixera en priorité des cations avec lesquels il formera les complexes les plus
stables.
Le pKd de l’EDTA pour les ions Ca2+ et Mg2+ est respectivement de 10,7 et 8,7.
B. Indicateurs colorés
Ce sont également des agents complexants dont la couleur change en fonction de la présence
ou de l’absence de certains ions en solution.
1. Le Noir Eriochrome T (NET)
Cet indicateur permet le dosage simultané des ions Ca2+ et Mg2+.
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Il peut fixer les ions Ca2+ et Mg2+ en présence desquels il est rouge-bordeaux au pH du dosage.
Lorsque tous les ions Ca2+ et Mg2+ sont chélatés par l’EDTA, il vire au bleu.
2. L’indicateur de Patton et Reeder ou Acide calconcarboxylique (Calcon)
Il est utilisé pour le dosage du Ca2+ seul à pH fortement basique. En effet à pH 12-13, les ions
Ca2+ restent en solution alors que les ions Mg2+ précipitent sous forme de magnésie (Mg(OH)2).
Au pH de l’expérience, cet agent complexant est rouge en présence de Ca2+ et bleu lorsque cet
ion est absent (piégés par l’EDTA).
Attention : Ces indicateurs complexométriques peuvent également fonctionner comme
indicateurs de pH. Il faut donc travailler à pH constant (milieu tamponné).
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