Dosage de l'acide citrique dans la limonade concours assistant d'ingénieur 2007 chimiste

Aurélie 18/08/07

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La limonade est une boisson contenant un acidifiant désigné par le code alimentaire européen E330 : il s'agit de l'acide citrique qui sera ici désigné sous la forme H₃A. En nomenclature systématique, l'acide citrique a pour nom : acide 3-carboxy-3-hydroxy-pentanedioïque.

Donner la formule semi-développée correspondante. réponse :

Afin de doser l'acide citrique de la limonade, le mode opératoire suivant est utilisé : " A l'aide d'une trompe à eau, dégazer environ 80 mL de limonade en créant une dépression au dessus du liquide constamment agité, pendant une dizaine de minutes. Prélever alors exactement 50 mL de limonade et les verser dans un erlenmeyer. Effectuer le dosage par la soude décimolaire".
Quel est le but du dégazage ? réponse :
Le dégazage élimine de dioxyde de carbone dissous : ce dernier est un acide ; il pourrait réagir avec la soude lors du dosage.
Quel matériel faut-il utiliser pour prélever exactement 50 mL de limonade ? réponse :
pipette jaugée de 50,0 mL + pipeteur.
La simulation du dosage de 50 mL d'acide citrique de concentration 5,0 10^-2 mol/L par la soude décimolaire est représentée ci-dessous. Les diagrammes de distribution des différentes espèces ( H₃A, H₂A^-, HA^2- et A^3- ) y sont également représentés.

- Identifier les courbes 1 à 4.
-Déterminer graphiquement les pK_a des différents couples acidobasiques
- Donner la ( les) réaction(s) de dosage.
- Justifier l'observation d'un seul saut de pH.

On observe un seul saut de pH car les pK_a sont assez proches les uns des autres.

la ( les) réaction(s) de dosage :

H₃A + HO^- --> H₂A^- + H₂O

H₂A^- + HO^- --> HA^2- + H₂O

HA^2- + HO^- -->A^3- + H₂O

Bilan : H₃A + 3 HO^- --> A^3- +3 H₂O.

Lors du dosage des 50 mL de limonade par la soude décimolaire, on trouve un volume équivalent V_e= 12 mL.

- Ecrire la condition réalisée à l'équivalence et en déduire la concentration de l'acide citrique dans la limonade.

réponse :

A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs mis en présence sont en proportions stoechiomètriques.

n(HO^-) =3 n(H₃A).

0,1 V_e = 3*50 [H₃A] ; [H₃A] = 0,1*12 /(3*50) = 8,0 10^-3 mol/L.

On donne, pour les indicateurs colorés suivants, les zones de virage et les couleurs des formes acides et basiques.

indicateur	zone de virage	teinte acide	teinte basique
hélianthine	3,2 - 4,4	rouge	jaune
bleu de bromothymol	6 - 7,6	jaune	bleu
paranitrophénol	5,4 - 6,6	incolore	jaune
phénolphtaléine	8,2 - 10	incolore	rose

Comment doit-on choisir un indicateur coloré pour un dosage acido-basique ?
Quel(s) est (sont), dans la liste ci-dessus, celui ( ceux) qui convient ( conviennent) pour le dosage précédent ?

réponse :

La zone de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pH du point équivalent ( proche de pH=9 dans ce cas )

La phénolphtaléine convient.

Si la mesure du pH est destinée à connaître la valeur du pK_a, quelle(s) précaution(s) doit-on prendre au préalable avant d'enregistrer la courbe ?

réponse :

Le pK_a dépend de la température : repérer la température lors du dosage et travailler à température constante.

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