Tu es en première ou terminale STL et tu entends parler de « dosage » à chaque TP de chimie ? Bonne nouvelle : c'est l'une des techniques les plus rentables du programme, celle qui revient à l'écrit, à l'ECE et même au grand oral. Dans ce guide, on part de ta paillasse et on remonte jusqu'aux calculs : comprendre l'équivalence, réaliser un titrage colorimétrique propre, exploiter les mesures et gérer les incertitudes. À la fin, tu sauras pourquoi un dosage bien mené, c'est un dosage dont tu peux défendre chaque chiffre.
Qu'est-ce qu'un dosage, et pourquoi c'est central en STL ?
Un dosage consiste à déterminer la quantité de matière (ou la concentration) d'une espèce chimique dans une solution, en utilisant une réaction chimique dont on connaît parfaitement la stoechiométrie. Autrement dit : tu fais réagir l'espèce à doser avec une solution titrante de concentration connue, et tu repères le moment où les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Ce moment s'appelle l'équivalence.
En STL, le dosage n'est pas un exercice abstrait : c'est le cœur de nombreuses analyses en biochimie, en biotechnologies (contrôle qualité d'un milieu, suivi d'une fermentation) et en sciences physiques et chimiques en laboratoire (SPCL). Que tu doses l'acide éthanoïque d'un vinaigre, les ions chlorure d'une eau ou la vitamine C d'un comprimé, la démarche reste la même : protocole rigoureux → repérage de l'équivalence → exploitation des mesures.
Deux grandes familles à distinguer dès maintenant :
- le dosage par titrage (ou dosage direct), où l'espèce à doser réagit avec la solution titrante ; c'est celui qu'on détaille ici ;
- le dosage par étalonnage, où l'on compare une grandeur physique (absorbance, conductivité) à une courbe d'étalonnage, sans réaction chimique.
Ne confonds pas les deux : dans un titrage, il y a une réaction chimique support et une équivalence ; dans un étalonnage, il n'y a pas d'équivalence, on utilise une relation proportionnelle. Cette distinction est explicitement au programme et tombe régulièrement en évaluation.
Le titrage colorimétrique : mécanisme et vocabulaire exact
Un titrage colorimétrique repose sur un changement de couleur pour repérer l'équivalence. On utilise soit la couleur d'une espèce déjà présente (par exemple les ions permanganate MnO₄⁻, violets, qui se décolorent en milieu réducteur), soit un indicateur coloré dont la teinte change selon le pH ou le potentiel.
Le rôle de l'indicateur coloré
Un indicateur coloré acido-basique est un couple acide/base dont les formes acide et basique ont des couleurs différentes. Sa zone de virage est l'intervalle de pH où le changement de teinte s'opère. Pour un titrage acide-base, il faut choisir un indicateur dont la zone de virage encadre le pH à l'équivalence :
- acide fort / base forte → équivalence à pH = 7 → BBT (bleu de bromothymol, zone 6,0 – 7,6) ;
- acide faible / base forte → équivalence en milieu basique → phénolphtaléine (zone 8,2 – 10,0) ;
- base faible / acide fort → équivalence en milieu acide → hélianthine (zone 3,1 – 4,4).
Choisir le mauvais indicateur, c'est décaler le repérage de l'équivalence et fausser tout le résultat. C'est une erreur classique de TP : on t'a donné trois flacons sur la paillasse, à toi de justifier ton choix à partir du pH à l'équivalence attendu.
L'équivalence : la relation à retenir
À l'équivalence, les quantités de matière des réactifs ont été mélangées dans les proportions stœchiométriques. Pour une réaction du type a·A + b·B → produits, on a :
n(A) / a = n(B) / b
Cas très fréquent d'un titrage 1:1 (par exemple CH₃COOH + HO⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O) : n(A) = n(B), soit C_A · V_A = C_B · V_E, où V_E est le volume de solution titrante versé à l'équivalence. C'est cette relation que tu utilises pour calculer la concentration inconnue C_A ou C_B.
Protocole pas à pas : réussir ton titrage sur la paillasse
Voici la démarche type que tu retrouveras dans tes TP de chimie et en ECE. Chaque étape a une raison d'être : ne la saute pas.
Étape 1 — Préparer la solution titrante et la burette
- Rincer la burette avec un peu de solution titrante (jamais à l'eau distillée seule : cela diluerait la solution et fausserait la concentration).
- La remplir, chasser la bulle d'air du bas de la burette, ajuster le zéro.
- Vérifier qu'aucune goutte ne fuit : une fuite = volume versé surestimé.
Étape 2 — Préparer le bécher et l'échantillon
- Prélever un volume précis de solution à doser avec une pipette jaugée (classe A de préférence) et une propipette.
- Ajouter quelques gouttes d'indicateur coloré choisi.
- Placer un agitateur magnétique doux sous le bécher : l'homogénéisation rend le virage plus net.
Étape 3 — Titrer, d'abord vite puis goutte à goutte
- Verser la solution titrante rapidement jusqu'à l'apparition d'une coloration fugace qui disparaît en agitant.
- Ralentir : verser goutte à goutte près de l'équivalence.
- S'arrêter au premier virage persistant (la teinte ne revient plus après agitation).
- Relever le volume équivalent V_E sur la graduation de la burette, avec la précision de lecture habituelle (au demi-degré de graduation, soit 0,05 mL pour une burette graduée tous les 0,1 mL).
Un titrage réussi se refait : on réalise au moins deux essais concordants (écart < 0,1 mL en général) et on prend la moyenne. C'est cette moyenne qui servira au calcul et à l'évaluation de l'incertitude.
Un exemple concret : doser l'acide éthanoïque d'un vinaigre
Prenons le TP classique : déterminer le degré d'acidité d'un vinaigre commercial. L'acide éthanoïque CH₃COOH est dosé par une solution d'hydroxyde de sodium (soude) de concentration connue C_B = 0,100 mol·L⁻¹.
Mode opératoire : on prélève V_A = 10,0 mL de vinaigre dilué 10 fois, on ajoute 2 gouttes de phénolphtaléine, puis on titre. Le virage rose pâle persistant apparaît pour V_E = 12,4 mL.
Exploitation : la réaction support est CH₃COOH + HO⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O, de stœchiométrie 1:1. Donc :
C_A · V_A = C_B · V_E → C_A = (0,100 × 12,4) / 10,0 = 0,124 mol·L⁻¹ (dans la solution diluée).
En tenant compte de la dilution par 10, la concentration du vinaigre commercial est 1,24 mol·L⁻¹. On peut convertir en degré d'acidité : masse d'acide éthanoïque (M = 60,0 g·mol⁻¹) pour 100 g de vinaigre. C'est exactement le type de calcul attendu en STL : enchaîner concentration, quantité de matière, masse, puis grandeur d'usage.
Note bien que la phénolphtaléine est adaptée ici : à l'équivalence, on a une solution de CH₃COO⁻, base faible, donc pH basique (autour de 8-9). Un indicateur de zone acide donnerait un virage trop tôt et un V_E sous-estimé.
Calculs, incertitudes et esprit critique : la partie qui fait la différence
Un dosage ne s'arrête pas au calcul de la concentration. En STL, on attend de toi que tu évalues la qualité du résultat et que tu discutes sa validité. Trois pistes à maîtriser :
Propagation des incertitudes
Les volumes et concentrations ont une incertitude. Pour un produit C_A = C_B · V_E / V_A, on combine les incertitudes relatives : u(C_A)/C_A = √[(u(C_B)/C_B)² + (u(V_E)/V_E)² + (u(V_A)/V_A)²]. Tu exprimes ensuite le résultat sous la forme C_A ± u(C_A), avec un nombre de chiffres significatifs cohérent (l'incertitude donne la précision du dernier chiffre).
Sources d'erreur à identifier
- erreur de lecture de la burette (ménisque, parallaxe) ;
- mauvaise perception du virage (indicateur mal choisi ou trop peu de gouttes) ;
- dilution imprécise, pipette mal rincée, bulle d'air ;
- réaction support non totale ou parasite.
Comparaison à une valeur de référence
Tu compares ta valeur à la valeur attendue (étiquette du produit, donnée du sujet) et tu conclus : compatible ou non, compte tenu de l'incertitude élargie. Cette démarche « mesure → incertitude → conclusion » est exactement celle qu'on te demande de verbaliser à l'oral.
Réviser le dosage pour l'écrit, l'ECE et le grand oral
Le dosage est un sujet transversal : il tombe à l'écrit sous forme d'exercice, à l'ECE sous forme de manipulation notée, et il fait un excellent sujet de grand oral si tu le relies à un enjeu concret (contrôle qualité, environnement, santé).
- Pour l'écrit : entraîne-toi à écrire la réaction support, à justifier l'indicateur, à poser la relation à l'équivalence et à enchaîner les conversions. Refais des exercices variés sur exercices.
- Pour l'ECE : répète le geste. Rincer, purger, lire le ménisque, repérer le virage. La note vient autant de la rigueur du geste que du calcul final.
- Pour le grand oral : choisis une problématique précise (« Comment vérifier la conformité d'un produit du quotidien par titrage ? ») et appuie-toi sur un TP réel que tu as fait. Présente le protocole, le résultat, l'incertitude, et une limite de la méthode.
Pour consolider les bases théoriques (équilibres acido-basiques, stœchiométrie, concentrations), revois tes cours et fais-toi des fiches méthode : une fiche « titrage colorimétrique » avec les 5 étapes, les 3 indicateurs et la relation à l'équivalence te fera gagner un temps précieux.
Si tu veux élargir ta préparation à d'autres matières du bac, jette un œil aux ressources du réseau AlloBac : c'est utile pour garder une vision d'ensemble de ton année.
Conclusion : le dosage, ton allié en STL
Le dosage n'est pas une recette à mémoriser : c'est une démarche complète qui combine geste expérimental, réaction chimique, calcul et esprit critique. Maîtrise l'équivalence, choisis ton indicateur avec méthode, soigne tes lectures et n'oublie jamais l'incertitude. Avec un peu de pratique, tu verras qu'un titrage colorimétrique devient un réflexe — et le jour de l'ECE ou du grand oral, ce réflexe fera toute la différence. Alors, à ta burette : le prochain TP est une occasion de progresser.
