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Les solutions d’hydroxyde de sodium sont parmi les plus largement utilisées dans différents types de laboratoires allant de la chimie à la biologie et à la biochimie, pour n’en nommer que quelques-uns. Des solutions de ce soluté à différentes concentrations sont utilisées dans une grande variété d’applications allant des réactifs chimiques pour la synthèse organique, des agents titrants dans les titrages acide-base, à la préparation et à l’ajustement du pH de différentes solutions tampons.
Chaque application nécessite un niveau de concentration différent. De même, même dans les cas où l’on utilise des solutions de concentrations similaires, il y a des cas où il est important de connaître cette concentration très précisément à l’avance, tandis que dans d’autres il suffit de connaître une concentration approximative.
Cela signifie que la préparation d’une solution d’hydroxyde de sodium n’est pas une simple question de pesée et de dissolution d’un soluté. Selon l’application, différents soins seront nécessaires. De plus, dans certains cas, des solutions d’hydroxyde de sodium peuvent être préparées directement à partir du soluté solide, mais dans d’autres cas, il est plus pratique de les préparer en diluant une solution de départ plus concentrée.
Commençons par explorer comment fabriquer une solution d’hydroxyde de sodium à partir du réactif solide.
Préparation de solutions d’hydroxyde de sodium à partir du réactif solide
La manière la plus courante de préparer une solution d’hydroxyde de sodium consiste à dissoudre le réactif à l’état solide puis à le diluer au volume final souhaité. Il existe deux situations différentes qui nécessitent des procédures différentes au moment de préparer la solution.
Solutions de concentration approximative
Dans de nombreuses situations, il suffit de préparer des solutions avec une concentration approximative. Par exemple, lorsque nous avons besoin d’une solution concentrée pour l’utiliser comme catalyseur dans une réaction d’hydrolyse, ou lorsque nous avons besoin d’une solution pour neutraliser un acide faible dans la préparation d’une solution tampon.
Dans ces cas, il n’est pas nécessaire de prendre des précautions ou des précautions excessives lors de la pesée ou de la préparation de la solution. Le matériel nécessaire à la préparation est :
- Un bécher de taille appropriée (doit être d’un volume comparable à la quantité de solution à préparer).
- Fiole jaugée.
- Balance analytique.
- Spatule.
- Une substance à peser ou, à défaut, du papier à peser.
- Piseta (flacon de lavage).
- tige d’agitation.
- Entonnoir.
Préparation de la solution
- Étape 1 : Peser l’hydroxyde de sodium.
À l’aide de la pesée ou d’un morceau de papier et de la balance analytique, peser la quantité appropriée d’hydroxyde de sodium. Cela se trouve généralement sous la forme de perles blanches avec différents degrés de pureté. Si l’obtention d’une concentration exacte n’est pas importante, aucune précaution particulière n’est nécessaire lors de la pesée du réactif.
De même, même dans les cas où il est nécessaire de connaître la concentration exacte de la solution résultante, il n’est pas utile de peser l’hydroxyde de sodium avec un soin particulier, car ce réactif a tendance à réagir avec le dioxyde de carbone dans l’air et à se contaminer avec carbonate de sodium, donc la masse que nous pesons de ce réactif sera toujours une approximation.
La masse de soude à peser dépend à la fois de la concentration de la solution à préparer et du volume total de la solution finale. Le tableau suivant indique les masses de soude qu’il faut peser pour préparer différents volumes de solution de NaOH à différentes concentrations exprimées à la fois en molarité, normalité et pourcentage m/V.
| Concentration (M ou N) | %m/V | Volume de solution (mL) | Masse de NaOH (g) |
| 0,1 | 0,4 | 100 | 0,40 |
| 0,1 | 0,4 | 200 | 0,80 |
| 0,1 | 0,4 | 250 | 1,00 |
| 0,1 | 0,4 | 400 | 1,60 |
| 0,1 | 0,4 | 500 | 2,00 |
| 0,1 | 0,4 | 1 000 | 4.00 |
| 0,1 | 0,4 | 2 000 | 8.00 |
| 0,2 | 0,8 | 100 | 0,80 |
| 0,2 | 0,8 | 200 | 1,60 |
| 0,2 | 0,8 | 250 | 2,00 |
| 0,2 | 0,8 | 400 | 3.20 |
| 0,2 | 0,8 | 500 | 4.00 |
| 0,2 | 0,8 | 1 000 | 8.00 |
| 0,2 | 0,8 | 2 000 | 16.00 |
| 0,5 | 2.0 | 100 | 2,00 |
| 0,5 | 2.0 | 200 | 4.00 |
| 0,5 | 2.0 | 250 | 5,00 |
| 0,5 | 2.0 | 400 | 8.00 |
| 0,5 | 2.0 | 500 | 10.00 |
| 0,5 | 2.0 | 1 000 | 20.00 |
| 0,5 | 2.0 | 2 000 | 40.00 |
| 1.0 | 4.0 | 100 | 4.00 |
| 1.0 | 4.0 | 200 | 8.00 |
| 1.0 | 4.0 | 250 | 10.00 |
| 1.0 | 4.0 | 400 | 16.00 |
| 1.0 | 4.0 | 500 | 20.00 |
| 1.0 | 4.0 | 1 000 | 40.00 |
| 1.0 | 4.0 | 2 000 | 80,00 |
- Étape 2 : Transférer le réactif dans un bécher et le dissoudre dans de l’eau distillée.
En fonction de la quantité de solution à réaliser et de la masse totale de NaOH à peser, il convient de dissoudre le réactif dans un bécher avant de transférer la solution dans la fiole jaugée dans laquelle sera réalisée la solution finale.
Que ce soit à l’aide d’une balance ou d’un papier de pesée, le réactif est transféré dans un bécher contenant un volume d’eau environ la moitié du volume de solution à préparer. Tous les restes qui restent collés au poids ou au papier sont traînés à l’aide de l’évier.
Ensuite, à l’aide du barreau d’agitation, la solution est agitée jusqu’à ce que tout le solide soit complètement dissous.
REMARQUE : La réaction de dissolution de NaOH est très exothermique, il est donc courant qu’elle chauffe considérablement pendant le processus de dissolution. Il est conseillé de réaliser ce processus dans un bain de glace pour absorber la chaleur dégagée et ainsi faciliter le processus de dissolution.
- Étape 3 : Transférer dans la fiole jaugée.
Une fois que tout le solide est dissous, le contenu du bécher est transféré dans le flacon à travers un entonnoir, en faisant glisser toute solution restante à l’aide d’un bec verseur.
- Étape 4 : Diluer avec de l’eau distillée
Une fois que tout le contenu du bécher a été transféré, continuer à ajouter de l’eau jusqu’à ce que le ballon soit rempli un ou deux centimètres sous le trait de jauge. Il est conseillé de laisser reposer le ballon pendant quelques minutes pour s’assurer que le ballon lui-même et son contenu atteignent l’équilibre thermique. Enfin, il est terminé de remplir jusqu’à la marque de capacité à l’aide de la piseta.
- Étape 5 : Couvrir et secouer.
Une fois le flacon atteint, le bouchon est placé puis secoué doucement, en le retournant et en le redressant de manière à bien mélanger tout le contenu et à obtenir une solution homogène.
solutions de concentration exacte
Quel que soit le soin apporté à la préparation d’une solution en utilisant la procédure ci-dessus, et quelle que soit la précision avec laquelle l’hydroxyde de sodium est pesé, la concentration réelle de la solution ne sera jamais exactement égale à la concentration nominale en cours de préparation. Cependant, dans de nombreux cas, il est nécessaire de connaître la concentration exacte de la solution fraîchement préparée, comme lorsque ladite solution doit être utilisée comme agent de titrage dans un titrage acide-base.
Si tel est le cas, la solution fraîchement préparée doit être standardisée ou normalisée au moyen d’un titrage acide-base d’un étalon primaire approprié. Un étalon primaire est une substance de haute pureté et stabilité qui réagit rapidement et quantitativement avec une autre et qui peut être utilisée comme étalon pour la détermination de la concentration réelle d’une solution.
Il existe plusieurs étalons primaires qui peuvent être utilisés pour standardiser les solutions de NaOH, mais le plus courant est l’hydrogénophtalate de potassium ou le biphtalate de potassium.
Standardisation au biphtalate de potassium
La procédure décrite ici consiste en la standardisation d’une solution de soude dont la concentration est d’environ 0,1 N (ou molaire). Pour standardiser toute autre solution, soit la masse étalon primaire pondérée peut être ajustée, soit l’hydroxyde de sodium peut être d’abord dilué à une concentration de 0,1 N.
La procédure consiste à peser avec précision une masse d’environ 0,5 g de biphtalate de potassium puis à la dissoudre dans un flacon ou un erlenmeyer dans 25 mL d’eau distillée. Quelques gouttes d’indicateur phénolphtaléine sont ajoutées puis la solution est titrée à l’aide de la solution de NaOH.
Une fois le point final atteint, le volume de titrant est noté et la formule suivante est appliquée pour déterminer la concentration réelle d’hydroxyde de sodium :
Dans l’équation ci-dessus, la masse de biphtalate de potassium doit être placée en grammes et le volume de titrant (de NaOH) en millilitres.
Par exemple, si 0,4958 g de biphtalate de potassium ont été pesés et que le titrage a consommé 24,35 ml de NaOH, cela signifie que la concentration réelle de NaOH est de 0,0997 N.
Standardisation à l’acide benzoïque
L’étalonnage avec l’acide benzoïque s’effectue de la même manière qu’avec le biphtalate de potassium, à la seule différence qu’environ 0,3 g d’acide benzoïque est pesé avec précision au lieu de 0,5 g comme dans le dernier cas. Dans ce cas, la formule pour déterminer la concentration réelle de NaOH est :
Préparation de solutions d’hydroxyde de sodium par dilution
L’autre façon la plus courante de préparer des solutions de NaOH consiste à diluer des solutions plus concentrées. Dans un laboratoire, il est très courant de préparer une solution mère concentrée à partir de laquelle différentes dilutions sont réalisées selon les besoins. La solution d’origine a généralement une concentration de 1 molaire ou 1 normale, ou une concentration similaire.
Dans les cas où il est nécessaire de préparer des solutions beaucoup plus diluées telles que 0,01 N ou 0,001 N (ce qui est très fréquent), des dilutions en série sont généralement préparées (c’est-à-dire qu’une première dilution est préparée, puis elle est davantage diluée, puis l’autre est davantage dilué, et ainsi de suite).
Pour effectuer les dilutions dont vous avez besoin :
- Une boule volumétrique de capacité adéquate.
- Un gobelet.
- Une pipette volumétrique de capacité appropriée.
- Un pied.
La procédure est très simple :
- Étape 1 : Versez une partie de la solution concentrée dans un bécher propre et sec.
Il est important de ne jamais aliquoter directement du récipient contenant la solution mère, car cela pourrait contaminer et ruiner tout le lot.
- Étape 2 : Avec la pipette volumétrique, mesurez le volume requis de solution mère.
Il faut prendre soin de remplir la pipette jusqu’au repère en la maintenant droite et en s’assurant qu’aucune bulle d’air n’est restée.
La quantité de solution à doser et la pipette volumétrique à utiliser dépendent à la fois de la quantité de solution à préparer et des concertations initiales et finales.
- Étape 3 : Transférer la solution concentrée dans une fiole jaugée propre et sèche et porter au trait.
Cette étape consiste simplement à transférer la solution concentrée dans le ballon puis à diluer la solution avec de l’eau pure à l’aide d’un flacon.
- Étape 5 : Couvrir et secouer.
Cette étape est identique à l’étape 5 de la procédure précédente.
Les références
En ligneCastro S., JM (2013). Manuel de procédure pour la préparation des solutions dans les laboratoires de caractérisation et de qualité des eaux et l’exploitation des usines de traitement des eaux. Extrait de https://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/123456789/26030/1/PREPARACION%20DE%20SOLUCIONES%20%28bueno%29.pdf
Pico L., X. (nd). Standardisation des solutions de titrage. Extrait de https://xavierpicolozano.files.wordpress.com/2017/03/estandarizacion.pdf
Ramirez S., MT, & Guzman H., DS (2017). Normalisation de l’hydroxyde de sodium (NaOH) 1 M. Extrait de https://www.studocu.com/es-mx/document/universidad-autonoma-metropolitana/laboratorio-de-quimica-analitica/estandarizacion-de-hidroxido-de -sodium -naoh-1-m/2991623
Skoog, DA, West, DM, Holler, J. et Crouch, SR (2021). Fondamentaux de la chimie analytique (9e édition). Boston, Massachusetts : Apprentissage Cengage.
