■ La quantité de matière s'exprime en mole. Notée n, cette grandeur permet de compter les entités chimiques par paquets à taille humaine. Il est possible de déterminer la quantité de matière d'une espèce chimique dans un système à partir de différentes grandeurs mesurables : masse, volume, pression.

■ Le titrage est une méthode de dosage d'une espèce chimique dans un échantillon du système. Il s'appuie sur la réaction entre l'espèce titrée et un deuxième réactif, l'espèce titrante, à l'occasion d'une descente de burette. La détermination de la quantité de matière initialement présente dans le système s'opère à l'aide de l'équivalence du titrage, état pour lequel les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiométriques.
Un titrage peut être suivi grâce à la couleur du système ; dans ce cas l'équivalence est repérée par un changement durable de la couleur du système.

La figure ci-dessous illustre les différentes relations de la chimie quantitative qui permettent de déterminer une quantité de matière à partir d'autres grandeurs mesurées dans le système : masse, volume ou pression.
Le lien entre ces grandeurs et la quantité de matière est établi à l'aide de grandeurs quotients, jouant le rôle de coefficients de proportionnalité : masse volumique, masse molaire, volume molaire, concentrations, etc.
L'emploi d'une relation ou d'une autre dépend de l'état physique de l'espèce chimique dont on cherche à déterminer la quantité de matière : solide, liquide pur, en solution, gaz.

Au laboratoire, les solutions sont souvent décrites à l'aide de leur concentration en soluté, mais également de leur titre massique, encore appelé fraction massique. Noté `w`, le titre massique désigne la proportion que réprésente la masse de soluté par rapport à la masse totale de la solution (soluté + solvant).

Grandeur sans dimension et sans unité, le titre massique possède une valeur comprise entre 0 et 1, souvent exprimée en pourcentages.

Exemple d'une solution de glucose à 5%, utilisée en médecine sous forme de perfusion pour la réhydratation des patients :
`w=5%={5\ g}/{100\ g}` donc pour 100 g de solution, on trouve 5 g de glucose.
La masse volumique du G5 est égale à 1,08 g/mL. Ainsi, 100 g de solution correspondent à un volume `V=100/{1,08}\ mL = 92,6\ mL`.
Donc 92,6 mL de G5 contiennent 5 g de glucose. La concentration en masse de glucose dans le G5 vaut

Ainsi, en généralisant l'étude,

Plusieurs méthodes sont disponibles pour assurer le suivi d'un titrage, c'est-à-dire connaître, à chaque étape de la descente de burette, quelle est la composition chimique du système. L'une d'entre elle est le suivi pH-métrique, obtenu en plongeant une sonde pH-métrique, préalablement étalonnée, dans le système dès le début du titrage.
La valeur du pH évolue à mesure que le réactif titrant est ajouté au système.
Il est possible de modéliser fidèlement la série de valeurs du pH obtenue durant la descente de burette, par exemple à l'aide de la simulation suivante :

La courbe représentative du pH en fonction du volume versé en solution titrante est de forme sigmoïde, c'est-à-dire semblable à un S allongé. Elle est notamment caractérisée par un saut de pH, une variation brusque et soudaine du pH, observé au voisinage de l'équivalence. Plusieurs méthodes existent pour exploiter le graphique et déterminer le point à l'équivalence ; nous en verrons trois :

• méthode de la dérivée ;
• méthode des tangentes ;
• méthode de l'indicateur coloré .

■ Méthode de la dérivée

Il est possible de tracer la dérivée de la fonction `pH=f(V_{"burette"})`. Cette dérivée est notée `{dpH}/{dV}`. Elle présente un extremum au point équivalent, sous la forme d'un pic, orienté vers le haut dans le cas du titrage d'un acide par une base forte, ou inversement orienté vers le bas dans le cas d'une base titrée par un acide fort.

■ Méthode des tangentes

La méthode des tangentes est une méthode de construction géométrique qui s'appuie sur le tracé de deux tangentes à la courbe représentative et d'une troisième parallèle.
Sa réalisation, étape par étape, est décrite dans le document PDF ci-dessous.

■ Méthode de l'indicateur coloré

Certains mélanges, appelés indicateurs colorés, prennent des couleurs différentes selon la valeur du pH du système.
Ils possèdent donc une certaine teinte en milieu plutôt acide, une certaine teinte en milieu plutôt basique, et une teinte sensible, à la frontière entre ces deux domaines.
Chaque indicateur coloré possède sa propre zone de virage, c'est-à-dire domaine de pH associé à sa teinte sensible.
L'équivalence est repérée à l'oeil en observant que le système prend la teinte sensible de l'indicateur.
La figure ci-dessous indique les trois teintes de quelques indicateurs de pH fréquemment employés au laboratoire :

Un indicateur coloré est approprié si le pH à l'équivalence du titrage est inclus dans sa zone de virage. En effet, il faut que le changement de couleur signale à l'expérimentateur que le titrage est à l'équivalence.
Cette méthode peut être, selon le cas, bien moins précise que les suivis quantitatifs. Elle peut toutefois être mise en oeuvre sous la forme d'un premier titrage rapide qui permettra d'estimer le volume équivalent, et cela avant de conduire un nouveau titrage, cette fois suivi quantitativement, au cours duquel l'expérimentateur sera plus attentif en approchant du voisinage de l'équivalence justement repérée.

La composition du système chimique à chaque étape de la descente de burette est cette fois-ci connue par la mesure de la conductivité du système.
La valeur de la conductivité est en effet changeante si la réaction support du titrage consomme des ions, ou bien en apporte.
La courbe représentative `\sigma=f(V_{"burette"})` se scinde en deux domaines, modélisables chacun à l'aide de droites. L'équivalence est repérée à l'intersection des deux droites modélisant les deux domaines. On parle encore de rupture de pente.

Pour comprendre les sens d'évolution de la conductivité avant et après l'équivalence, il faut mener un bilan exaustif de tous les ions présents dans le système, ou bien consommés, ou bien ajoutés. Cela permet de comprendre si des ions, qui contribuaient à la conductivité du système, ne sont plus présents ou bien inversement, si des ions supplémentaires viennent à leur tour participer à la conduction du courant.

Exemple du titrage de la soude par l'acide chlorhydrique :
Le système contient initalement des ions sodium Na⁺ et hydroxyde HO^-. La burette contient des ions oxonium H₃O⁺ et chlorure Cl^-. La réaction support du titrage est `HO^{-}(aq)+H_3O^+(aq)\to2\ H_2O(l)`.

■ Avant l'équivalence, comment évolue la contribution de chaque ion à la conductivité de la solution ?

• Des ions HO^- sont consommés : leur contribution est perdue ;
• Des ions Na⁺ sont présents et spectateurs : leur contribution est maintenue ;
• Des ions H₃O⁺ sont versés mais aussitôt consommés : aucune contribution ;
• Des ions Cl^- sont ajoutés et spectateurs : leur contribution s'ajoute.

Ainsi, `\sigma` varie comme `(\lambda_{Cl^-}-\lambda_{HO^-})\cdot V_{"burette"}`.
Comme les ions chlorure, massifs, conduisent moins bien que les ions hydroxyde, la parenthèse est négative, la pente est négative. La conductivité décroît avec la descente de burette.

■ Après l'équivalence, comment évolue la contribution de chaque ion à la conductivité de la solution ?

• Les ions HO^- ont tous été consommés : plus aucune contribution ;
• Des ions Na⁺ sont présents et spectateurs : leur contribution est maintenue ;
• Des ions H₃O⁺ sont versés sans être consommés : leur contribution s'ajoute ;
• Des ions Cl^- sont ajoutés et spectateurs : leur contribution s'ajoute.

Ainsi, `\sigma` varie comme `(\lambda_{Cl^-}+\lambda_{H_3O^+})\cdot V_{"burette"}`.
La parenthèse est positive, la pente est positive, la conductivité croît lors de la descente de burette.

Remarque : la conductivité dépend de la concentration des ions (voir loi de Kohlrausch). Or la descente de burette fait augmenter le volume du système, il y a un effet de dilution et donc une baisse mécanique de la concentration des ions. Cet effet peut venir fausser l'étude qui doit raisonner sur la consommation chimique des espèces présentes, ou leur production. Pour négliger cet effet de dilution, il est d'usage d'ajouter au système un grand volume de solvant avant d'entamer la descente de burette : ajouter 25 mL par la descente de burette, par rapport à un volume total de 500 mL, ne représente qu'une variation de 5 %, ce qui rend bien l'effet de dilution négligeable. Cet ajout d'eau n'a en revanche aucune incidence sur le volume équivalent car ajouter de l'eau ne change pas la quantité d'espèce titrée qu'il faudra consommer à l'aide de l'espèce titrante.