⚗️ Équilibre Acide-Base

Tout indicateur dont la plage de changement de couleur tombe dans le saut de pH abrupt (environ pH 4–10 pour HCl/NaOH) fonctionnera. La phénolphtaléine (pH 8,2–10) et le tournesol (pH 6–8) conviennent tous deux. Pour les titrages acide faible / base forte, le point d'équivalence est au-dessus de pH 7, donc la phénolphtaléine (qui devient rose au-dessus de pH 8,2) est le choix préféré.

Un tampon fonctionne mieux quand pH ≈ pKa, c'est-à-dire que l'acide faible et sa base conjuguée sont présents en quantités à peu près égales. La capacité tampon — les moles d'acide ou de base fort qu'un litre de tampon peut absorber avant que le pH ne varie de 1 unité — est maximale à pH = pKa et chute fortement à plus de 1 unité de pH d'écart. C'est pourquoi les tampons physiologiques (pH sanguin 7,4, pKa du bicarbonate ≈ 6,1) fonctionnent en bordure de leur plage efficace, utilisant l'expiration de CO₂ comme contrôle secondaire.

Un indicateur de pH est lui-même un acide faible (HIn) dont les formes protonée et déprotonée (In⁻) absorbent des longueurs d'onde de lumière différentes. À faible pH, [HIn] domine et la solution a une couleur ; à pH élevé, [In⁻] domine et la couleur change. Le point médian de transition se produit à pH ≈ pKa(HIn). La phénolphtaléine a un pKa ≈ 9,1, elle change donc de couleur autour de pH 8,2–10.

Le point d'équivalence est le point théorique où les moles d'acide égalent les moles de base — c'est une grandeur calculée. Le point final est le changement de couleur de l'indicateur observé expérimentalement. Comme le pKa de l'indicateur peut ne pas correspondre exactement au pH du point d'équivalence, il existe toujours une petite erreur de titrage. Choisir un indicateur dont la plage encadre le pH du point d'équivalence minimise cette erreur.

Oui — en pratique, effectuez un titrage et trouvez le volume de demi-équivalence (la moitié du volume nécessaire pour atteindre le point d'équivalence). À ce volume, exactement la moitié de l'acide a été neutralisée et l'équation de Henderson-Hasselbalch donne directement pH = pKa. Dans ce simulateur, cherchez le repère « pH = pKa » sur la courbe de titrage pour les systèmes d'acide faible.

Les titrages analytiques sont réalisés à l'échelle du millilitre en verrerie de laboratoire, donc des concentrations en mol/L (M) et des volumes en mL donnent des quantités en millimoles (mmol). Par exemple, 25 mL d'acide acétique 0,1 M contiennent 2,5 mmol — une quantité de taille pratique. Le simulateur calcule n_analyte = C_A × V_A et n_titrant = C_B × V_B en mmol tout du long.

Après le point d'équivalence, le titrant est en excès. Pour un titrant base forte, l'excès d'OH⁻ détermine le pH : pH = 14 + log([OH⁻]_excès). Chaque millilitre supplémentaire de base élève le pH fortement d'abord, puis plus lentement à mesure que l'échelle logarithmique se compresse. La courbe s'aplatit en un plateau doucement montant bien au-delà du point d'équivalence à mesure que la solution devient simplement plus alcaline.