Déterminer la composition d'un système

Doser par étalonnage ou par titrage, et savoir laquelle des deux méthodes l'énoncé demande.

Physique-chimie · fiche gratuite · 13 min de lecture

Ce qu'il faut savoir faire

Choisir entre dosage par étalonnage et titrage, puis mener le calcul jusqu'à la concentration.

Le piège de ce chapitre : le confondre avec celui de première. Le titrage colorimétrique, l'équivalence et la loi de Beer-Lambert viennent de première. Ce que la terminale ajoute — et donc ce qui est évalué ici — c'est le pH, la loi de Kohlrausch, et les titrages suivis par pH-métrie et par conductimétrie, avec une réaction acide-base comme réaction support (en première, c'était l'oxydo-réduction).

Les cinq capacités exigibles du chapitre

Elles sont écrites noir sur blanc dans le programme officiel — révise-les dans cet ordre :

pH = − log ([H₃O⁺] / c°) avec c° = 1 mol·L⁻¹, et la relation réciproque : passer du pH à la concentration en ion oxonium et inversement.
Exploiter la loi de Beer-Lambert, la loi de Kohlrausch ou l'équation d'état du gaz parfait, et citer leur domaine de validité — la question « pourquoi cette loi ne s'applique-t-elle plus ici ? » est explicitement attendue.
Établir la composition du système après ajout d'un volume de solution titrante, la transformation étant considérée comme totale.
Dans un titrage suivi par conductimétrie, justifier qualitativement l'évolution de la pente de la courbe à partir des conductivités ioniques molaires — c'est la question qui distingue une bonne copie.
Capacité numérique : représenter, avec un langage de programmation, l'évolution des quantités de matière des espèces en fonction du volume de solution titrante versé. Le code Python peut tomber à l'écrit.

Les deux méthodes, et quand les distinguer

Dosage par étalonnage — on mesure une grandeur physique proportionnelle à la concentration, sans transformer l'échantillon.

Spectrophotométrie : loi de Beer-Lambert, A = ε ℓ C. L'absorbance est proportionnelle à la concentration, à condition de rester dans le domaine de linéarité.
Conductimétrie : loi de Kohlrausch, σ = Σ λᵢ × [Xᵢ] — retiens le nom, il est exigible. La conductivité dépend de tous les ions présents, y compris les ions spectateurs.

On trace une droite d'étalonnage avec des solutions de concentration connue, puis on y lit l'inconnue.

Titrage — on fait réagir l'espèce à doser avec un réactif titrant. On retient en cours qu'une réaction support doit être totale, rapide et unique ; ce que le programme demande formellement, lui, c'est de considérer la transformation comme totale pour établir la composition du système à chaque ajout.

L'équivalence

À l'équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques. Pour a A + b B → produits :

n(A)/a = n(B)/b, soit C_A V_A / a = C_B V_Béq / b

Trois façons de la repérer, selon le suivi :

pH-métrique : le saut de pH — c'est le suivi mis en œuvre en terminale sur une réaction acide-base.
Conductimétrique : la rupture de pente.
Colorimétrique : le changement de couleur d'un indicateur coloré. Le choix de cet indicateur se justifie à partir du diagramme de prédominance du couple — capacité exigible elle aussi.

La méthode qui fait gagner du temps

Écrire l'équation de la réaction support.
Écrire la relation à l'équivalence.
Isoler l'inconnue avant de remplacer par les valeurs numériques.
Vérifier l'unité et l'ordre de grandeur.

Les erreurs qui coûtent le plus

Confondre étalonnage et titrage : le premier ne consomme pas l'espèce dosée, le second oui.
Oublier les coefficients stœchiométriques dans la relation à l'équivalence — l'erreur la plus fréquente, et elle fausse tout le résultat.
Utiliser Beer-Lambert hors du domaine de linéarité, ou Kohlrausch sans citer son domaine de validité.
Confondre grandeurs à l'équivalence et grandeurs à l'équilibre : le programme signale lui-même cette confusion de notation.
Confondre équivalence et demi-équivalence.

Vérifié le 03/09/2026 contre le programme officiel de l'enseignement de spécialité de physique-chimie de terminale (arrêté du 19-7-2019, BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019), toujours en vigueur pour la session 2027.

Teste-toi — 6 questions corrigées

Réponds sans regarder la fiche : la correction et l'explication s'affichent après chaque réponse.

Une réaction support de titrage doit être :

Réponse : totale, rapide et unique. C'est la formulation de cours : sans ces trois conditions, l'équivalence n'est pas exploitable. Le programme, lui, demande de considérer la transformation comme totale pour établir la composition du système après chaque ajout.
La loi de Beer-Lambert relie l'absorbance :

Réponse : à la concentration. A = ε ℓ C, valable seulement dans le domaine de linéarité. C'est un dosage par étalonnage : il ne consomme pas l'espèce dosée, contrairement au titrage.
Dans un titrage, à l'équivalence :

Réponse : les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques. Et la relation s'écrit C_A V_A / a = C_B V_Béq / b. Oublier les coefficients stœchiométriques a et b est l'erreur la plus fréquente, et elle fausse tout le résultat.
Une solution de concentration 5,0×10⁻² mol·L⁻¹ est diluée 10 fois. Sa concentration devient :

Réponse : 5,0×10⁻³ mol·L⁻¹. Diluer, c'est ajouter du solvant : la quantité de matière de soluté est conservée, donc C₁V₁ = C₂V₂ et la concentration est DIVISÉE par le facteur de dilution. L'erreur classique est de multiplier ; un contrôle de bon sens suffit à l'éviter.
On titre une solution d'acide chlorhydrique (H₃O⁺ + Cl⁻) par de la soude (Na⁺ + HO⁻), avec suivi conductimétrique. Avant l'équivalence, la conductivité diminue. Pourquoi ?

Réponse : les ions H₃O⁺ sont remplacés par des ions Na⁺. La réaction support est H₃O⁺ + HO⁻ → 2 H₂O : chaque oxonium consommé est remplacé par le sodium apporté par la burette, donc le nombre d'ions ne change quasiment pas — mais λ(H₃O⁺) ≈ 35,0 mS·m²·mol⁻¹ contre λ(Na⁺) ≈ 5,01, et σ chute. Les ions Cl⁻ (λ ≈ 7,63) sont spectateurs : leur quantité ne bouge pas. Après l'équivalence, on ajoute Na⁺ et HO⁻ (λ ≈ 19,9) sans plus rien consommer : σ remonte — c'est cette rupture de pente qui repère l'équivalence. La dilution existe, mais on opère dans un grand volume d'eau pour la rendre négligeable : ce n'est pas elle qui explique la pente. Valeurs à 25 °C. Capacité exigible, mot pour mot : « justifier qualitativement l'évolution de la pente de la courbe à l'aide de données sur les conductivités ioniques molaires ».
Le suivi pH-métrique d'un titrage affiche pH = 2,4. La concentration en ions oxonium vaut :

Réponse : 4,0×10⁻³ mol·L⁻¹. La relation du programme est pH = − log([H₃O⁺]/c°) avec c° = 1 mol·L⁻¹ ; on l'inverse en [H₃O⁺] = c° × 10⁻ᵖᴴ = 10⁻²˙⁴ = 4,0×10⁻³ mol·L⁻¹. L'erreur la plus fréquente est de recopier le 2,4 dans la mantisse : 2,4×10⁻³ mol·L⁻¹ correspondrait à pH = 2,6, pas 2,4. Contrôle de bon sens : un pH entre 2 et 3 donne forcément une concentration entre 10⁻³ et 10⁻² mol·L⁻¹.

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