TP N°6 de Chimie Spécialité : Titrages directs et indirects

TP N°6 de Chimie Spécialité : Titrages directs et indirects de la vitamine C
dans un jus de citron
Objectif :
¾
Savoir titrer la vitamine C par oxydoréduction par titrage direct ou indirect.
I.
La vitamine C
La vitamine C, de formule brute C6H8O6, est le nom communément donné à l’acide ascorbique. Sa masse
molaire moléculaire est M = 176 g·mol – 1.
Sa formule topologique est :
HO
HO
O
O
HO
OH
La vitamine C est un réducteur : elle appartient au couple (C6H6O6/C6H8O6). On peut doser ce réducteur à
l’aide d’une réaction rédox.
C’est aussi un acide appartenant au couple : C6H8O6/C6H7O6-- . On peut aussi doser cet acide à l’aide d’une
réaction acido-basique.
C’est un composé facilement oxydable, en particulier par le dioxygène de l’air. Pour cela la vitamine C est un
antioxygène : réagissant avec le dioxygène, elle empêche celui-ci d’oxyder les aliments. Elle renseigne donc sur
la fraîcheur d’un aliment. La présence de vitamine C dans les aliments est indiquée par le code E330.
Son emploi est limité à 300mg/kg d’aliment. L’industrie chimique sait la synthétiser depuis 1933.
La vitamine C est une substance essentielle pour le métabolisme : les besoins journaliers en vitamine C sont
estimés à 90 mg. Elle est synthétisée par de nombreux êtres vivants mais pas par l’Homme qui doit donc la
trouver dans son alimentation. Les fruits et les légumes sont la principale source de vitamine C. Elle est un
antiscorbutique, un anti-infectieux et elle joue un rôle important dans la synthèse du collagène.
II.
Titrage direct
II..1. Principe
Lors d’un titrage direct, la réaction chimique utilisée met en jeu, au moment de l’équivalence, l’espèce
chimique dont on veut déterminer la concentration et le réactif titrant. La transformation utilisée permet donc de
déterminer directement la quantité de matière de l’espèce à doser.
Soit A l’espèce à titrer et T le réactif titrant, on a la réaction de titrage : a A + t T = Produits de titrage
À l’équivalence on aura :
n A n T,Eq
=
a
t
II..2. Titrage d’un jus de citron
¾ Introduire dans un bécher un volume très précis V1 = 10,0 mL de PulcoCitron® et une pointe de spatule
de thiodène.
¾ Remplir une burette avec une solution de diiode de concentration C I 2 = 4,5·10 – 3 mol·L – 1.
¾ Titrer la vitamine C. Attention le volume équivalent est très faible ! Noter le volume équivalent VE1.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Ecrire l’équation de la réaction.
En déduire une relation sur les quantités de matières des réactifs mis en jeu à l’équivalence.
Calculer la quantité n1 de vitamine C présente dans le prélèvement.
En déduire la quantité n0 de vitamine C présente dans le jus de fruit (70 cL).
Déterminer la masse m de vitamine C présente dans le jus de fruit (70 cL).
Un comprimé de vitamine C contient 500mg de vitamine C. Quel volume de Pulco Citron® faudrait-il boire
pour obtenir une masse de vitamine C égale à celle du comprimé ?
III.
Titrage indirect
III..1. Principe
Lors d’un titrage indirect, l’espèce chimique dont on cherche à déterminer la concentration n’intervient pas lors
de l’équivalence.
Deux réactions chimiques sont alors nécessaires.
- La première consiste à transformer l’espèce A à doser par ajout d’une quantité connue et en excès de
réactif R, on obtient alors les produits C et D : A + R = C + D L’espèce A a réagi totalement avec R
- La deuxième consiste :
• soit à doser la quantité de réactif R en excès qui n’a pas réagi avec A avec un réactif titrant T
Par différence, on calcule la quantité initiale de A :
nA
nR, excès
n T,Eq = n R,excès
n A = n R,tot − n R,excès
nR, tot
nT, Eq
• soit à doser la quantité de produit C ou D formé.
On en déduit alors la quantité initiale de réactif A.
nA
R est en large excès donc A est limitant
ou
nC
nD
n T,Eq = n C ou n D = n A
nT, Eq
Plusieurs raisons peuvent justifier un titrage indirect :
- Aucun changement de couleur n’est possible.
- L’espèce colorée est l’un des produits de la réaction.
- La réaction de titrage direct est trop lente pour permettre un dosage précis (c’est le cas ici)
III..2. Titrage du jus de citron
¾ Introduire dans un bécher, un volume très précis V1 = 10,0 mL de Pulco Citron®. Ajouter une pointe de
spatule du thiodène.
¾ Ajouter dans le bécher, avec la burette graduée, un volume V2 = 15,0 mL de diiode de concentration
molaire C I 2 = 4,5·10 – 3 mol·L – 1.
La solution est alors noire, à cause de l’excès de diiode.
¾ Vider la burette et la rincer à l’eau distillée
¾ Remplir la burette avec une solution de thiosulfate de sodium à Cthio = 5,0·10-3 mol·L
solution de diiode en excès jusqu’à disparition complète de la coloration noire.
¾ Noter le volume VE2 de thiosulfate de sodium versé à l’équivalence.
– 1
et titrer la
a) Ecrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction entre I2 et C6H8O6.
b) Ecrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction entre I2 et S2O32c) Ecrire une relation entre :
n(I2)tot : quantité totale de diiode introduite dans le bécher
n(I2)vitC : quantité de diiode ayant réagi avec la vitamine C
n(I2)excès : quantité de diiode restante en excès
d) En déduire une relation entre la quantité de vitamine C contenue dans le prélèvement n1(C6H8O6), n(I2)tot et
la quantité de thiosulfate de sodium versée à l’équivalence nE(S2O32-) pour le dosage du diiode restant.
e) Calculer la quantité de vitamine C pour le volume V1 de jus et en déduire la quantité n0 de vitamine C dans
le volume total de jus de citron (70 cL).
f) Calculer la masse m de vitamine C et comparer avec le résultat obtenu lors du titrage direct.