Etude d'électrodes des ions fluorure

Résumé du document

Le but de ce compte-rendu de TP est d'étudier une électrode spécifique aux ions fluorure. Après un étalonnage de celle-ci afin d'avoir une relation entre le potentiel mesuré et la concentration en ions F-, nous effectuerons deux types de dosages d'une eau minérale.

Extraits

[...] Le volume ajouté de solution mère de fluorure est donc de 0,52mL. On relève un potentiel E1=-376,2 mV. A partir du rapport, volume ajouté sur volume de la solution qui vaut 0,52/40 (soit 0,013), on peut utiliser la formule des ajouts dosés suivante et déterminer la concentration en (C1)de la solution : = Avec l'accroissement de concentration dû à l'ajout mère x ΔE=E1-Ex=-376,2 + 334,8 mV D'où x 0,52)/(20 + 0,52)]/(10-41,4/-59,453-1) Cx=1,28 mg.L-1 Démonstration de la relation On part des équations de Nerst : Pour la solution de départ, on a Ex=E'o + plogCx Avec l'ajout dosé, le nouveau potentiel devient E1=E'o + plog(Cx + D'où ΔE= p(log(Cx + - logCx) ΔE/p + logCx = log(Cx + Soit 10ΔE/pCx = Cx + Donc = Calcul de la limite de détection de l'électrode LaF3 L'équation de dissociation est la suivante : LaF3 La3- + 3F- La limite de détection LD est égale à D'où, Ks= Avec Ks =10-18 et où s est la solubilité de la membrane LaF3 soit Ks =27s4 on en déduit mg.L-1 LD= 3s LD= mg.L-1 Pour que la membrane sensible ne modifie pas la concentration en fluorure du milieu, il faut que les concentrations étudiées en fluorure soient beaucoup plus grandes que la limite de détection de l'électrode. [...]

[...] L'électrode de référence étant l'électrode Ag/AgCl. Ci-dessous le schéma de montage : On obtient la droite d'étalonnage suivante : Par régression linéaire, on obtient la pente de cette droite : -59,453 mV. Pour que cet étalonnage soit validé, il faut que la pente obtenue soit comprise entre 95 et de la valeur théorique. La loi de Nerst nous donne E/Eref=E'o -0,059log(aF-) En présence de la solution tampon, on a finalement E/Eref=E'o -0,059log([F-]) D'où une pente théorique de 59 mV. La valeur obtenue est donc équivalente à de la valeur théorique. [...]

[...] Etalonnage de l'électrode spécifique On prépare les solutions suivantes par dilution d'une solution mère de fluorure de sodium à 200 mg.L-1 en F-. Nous avons préparé deux fioles de 100cm3 de la première solution afin d'avoir la solution mère nécessaire pour la réalisation des solutions 3 et 4. Ensuite, dans quatre béchers contenant respectivement 20 cm3 de solution étalon, on ajoute 20 cm3 de solution étalon afin de maintenir la force ionique constante et réaliser nos mesures avec les concentrations. [...]

[...] Celle-ci est de 1,3 mg.L-1 pour l'eau que nous avons utilisé. C'est donc la valeur obtenue par la méthode des ajouts dosés qui s'en approche le plus. Cependant, avec des calculs d'incertitude sur les deux méthodes vues, on peut montrer laquelle des deux est la plus précise (c'est à dire avec le moins d'incertitude). Ayant travaillé avec des concentrations de fluorure beaucoup plus élevées que la limite de détection de l'électrode spécifique, les ions relâchés par celle-ci n'on donc pas perturbé nos mesures. [...]