Jusqu’à présent, les méthodes dont nous avons parlé pour mesurer l’hydrogène dissous se sont uniquement concentrées sur des mesures utilisant différents types d’appareils électriques. Cependant, nous devrions étudier une autre méthode simple et éprouvée pour mesurer l’hydrogène dissous à l’aide d’un réactif de titrage redox.
Qu’est-ce que le titrage ?
Lorsque les chimistes sont confrontés à une solution contenant une quantité inconnue d’un composé ou d’un gaz dissous, un titrage est souvent effectué pour déterminer le niveau de concentration inconnue.
Le titrage est couramment utilisé pour mesurer des propriétés telles que le pH, le chlore ou l'oxygène dissous dans l'eau.
Un titrage consiste à ajouter lentement de petites quantités précises (gouttes) d'une solution de concentration connue (titrant) à une quantité précise d'un échantillon à tester (environ 6 ml) contenant une concentration inconnue du soluté jusqu'à ce qu'une indication (telle qu'un changement de couleur) ) est présent et que le titrage est terminé.
C'est ce qu'on appelle le « point final du titrage » et, en fonction de la quantité de titrant ajoutée pour atteindre le point final, la concentration inconnue du soluté dans la solution peut être déterminée.
À propos du réactif redox, couramment utilisé pour détecter l’hydrogène dissous
Lors de la sélection du réactif redox comme indicateur à utiliser avec un soluté particulier, il faut veiller à ce qu'il réagisse avec le soluté en question.
Parce que dans notre cas, puisque nous voulons mesurer l'hydrogène gazeux dissous, il faut un composé dont nous savons qu'il réagira dans les conditions attendues de température, de pH, etc. et nous donnera des signes visibles à la fois de la présence de H2 et de l'obtention de le point final du titrage le fournira.
Un bon choix pour mesurer l’hydrogène dissous est le bleu de méthylène (MB), une poudre vert foncé qui, comme l’éthanol, devient bleu foncé lorsqu’elle est dissoute dans un solvant.
MB est utilisé en médecine comme colorant tissulaire biologique et agent pour le traitement de diverses maladies.
En tant qu'agent oxydant, le MB dissous dans un solvant porteur (en présence d'un catalyseur au platine) est connu pour réagir avec l'hydrogène moléculaire.
Le produit final de la réaction est la forme claire du MB, à savoir le bleu de leucométhylène (LeukoMB), comme suit :
Comme le montre l’équation 8, le bleu de méthylène (MB) est un liquide bleu dans son état initial et réagit avec H2 pour former du bleu de leucométhylène (LeukoMB), la forme réduite du MB. Parce que cette forme de MB est « claire » lorsqu’elle est dissoute dans l’eau, elle répond à l’exigence selon laquelle le titrant fournit une « indication visible » de la présence de notre soluté H2.
Les deux diagrammes structurels de la figure 15 montrent à la fois les formes oxydées et réduites de la molécule MB :
Comme vous pouvez le constater, la seule différence entre les deux molécules réside dans l’ajout des deux atomes d’hydrogène (en rouge) dans le diagramme du bas qui sont liés à la molécule MB lors de la réaction.
Ces atomes proviennent de la molécule d’hydrogène, qui est initialement constituée de deux atomes d’hydrogène (H2) liés entre eux.
Au cours de la réaction, H2 se divise (sous l'influence du catalyseur au platine) en deux atomes d'hydrogène (H), qui s'ancrent ensuite sur la molécule MB en deux points différents.
Par conséquent, lorsque le réactif bleu de méthylène est ajouté à l’échantillon contenant du gaz H2 dissous, les molécules H2 sont « consommées » lorsqu’elles réagissent avec le MB. Au fur et à mesure que d’autres gouttes sont ajoutées, tout le H2 de l’échantillon finira par être épuisé. À ce stade, chaque goutte de titrant ajoutée restera colorée en bleu, indiquant que le point final du titrage a été atteint. Il convient également de noter qu’il existe une correspondance biunivoque dans la réaction entre les molécules H2 et MB, et que chaque molécule MB consomme une molécule H2 (deux atomes d’hydrogène).
Par conséquent, connaissant les poids moléculaires de chaque molécule, il devient facile de concevoir un réactif qui consomme une quantité connue de H2 dissous par goutte (1 goutte correspond généralement à 0,1 mg/L de H2 dissous).
Cela nous permet d'ajouter le nombre total de gouttes nécessaires pour que tout le H2 de l'échantillon d'essai soit consommé (point final du titrage) afin de déterminer la concentration de H2 dissous. Comme pour de nombreuses autres réactions redox, la réaction entre H2 et MB a une faible sensibilité au pH aux extrémités de l’échelle de pH (la plage recommandée pour les échantillons de test est de 4 à 10 pH). Cependant, comme cette méthode ne repose pas sur la mesure du potentiel redox, comme avec un appareil basé sur l'ORP, la réponse sensible au pH du réactif est marginale dans la plage de pH probable de la plupart, sinon de la totalité, de l'eau potable à base d'hydrogène. Un titrant au bleu de méthylène populaire tel que le H2 blue® offre aux utilisateurs une méthode simple, fiable et rentable pour déterminer avec précision l'hydrogène gazeux dissous.
Extrait du livre de Randy Sharpe : "La relation entre H2 dissous, pH et potentiel redox"
