Exercices et corrigés

Etude de Chimie

Calcul de la concentration d’acide ascorbique

Calcul de la Concentration d’Acide Ascorbique

Calcul de la Concentration d’Acide Ascorbique (Vitamine C)

Comprendre le Dosage de l'Acide Ascorbique

L'acide ascorbique (C₆H₈O₆), communément appelé Vitamine C, est un antioxydant important présent dans de nombreux aliments. Sa concentration peut être déterminée par diverses méthodes analytiques, dont le titrage. Un type courant de titrage pour l'acide ascorbique est le titrage iodométrique, où l'acide ascorbique réagit quantitativement avec le diiode (I₂). Le point final du titrage est souvent détecté par l'apparition d'une couleur bleue persistante due à la formation d'un complexe entre l'excès de diiode et l'empois d'amidon, utilisé comme indicateur.

Données de l'étude

Un échantillon de \(10.0 \, \text{mL}\) d'une solution contenant de l'acide ascorbique (C₆H₈O₆) est titré par une solution de diiode (I₂) de concentration \(C_{I_2} = 0.0500 \, \text{mol/L}\). L'empois d'amidon est utilisé comme indicateur. Le virage de l'indicateur (apparition d'une couleur bleue persistante) est observé après l'ajout de \(V_{I_2,eq} = 15.20 \, \text{mL}\) de la solution de diiode.

L'équation de la réaction de titrage est :

\[ \text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6 \text{ (aq)} + \text{I}_2 \text{ (aq)} \Rightarrow \text{C}_6\text{H}_6\text{O}_6 \text{ (aq)} + 2\text{I}^- \text{ (aq)} + 2\text{H}^+ \text{ (aq)} \] (Acide ascorbique + Diiode \(\Rightarrow\) Acide déhydroascorbique + Ions iodure + Ions hydrogène)

Informations supplémentaires :

  • Masse molaire de l'acide ascorbique (C₆H₈O₆) : \(M_{AA} = 176.12 \, \text{g/mol}\)
Schéma : Montage de Titrage Iodométrique
Burette I₂ Erlenmeyer Ac. Ascorbique + Amidon

Montage typique pour un titrage.

Questions à traiter

  1. Calculer le nombre de moles de diiode (I₂) ayant réagi à l'équivalence.
  2. En utilisant la stœchiométrie de la réaction, déterminer le nombre de moles d'acide ascorbique (C₆H₈O₆) présentes dans la prise d'essai de \(10.0 \, \text{mL}\).
  3. Calculer la concentration molaire (en \(\text{mol/L}\)) de l'acide ascorbique dans la solution analysée.
  4. Calculer la concentration massique (en \(\text{g/L}\)) de l'acide ascorbique dans la solution analysée.

Correction : Calcul de la Concentration d’Acide Ascorbique

Question 1 : Nombre de moles de diiode (I₂) ayant réagi

Principe :

Le nombre de moles (\(n\)) d'un réactif dans une solution est calculé en multipliant sa concentration molaire (\(C\)) par le volume de la solution (\(V\)) utilisé. À l'équivalence d'un titrage, le volume de titrant ajouté est \(V_{I_2,eq}\).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ n = C \times V \]
Données spécifiques :
  • Concentration de la solution de diiode (\(C_{I_2}\)) : \(0.0500 \, \text{mol/L}\)
  • Volume de diiode versé à l'équivalence (\(V_{I_2,eq}\)) : \(15.20 \, \text{mL} = 0.01520 \, \text{L}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} n_{I_2, \text{réagi}} &= C_{I_2} \times V_{I_2,eq} \\ &= 0.0500 \, \text{mol/L} \times 0.01520 \, \text{L} \\ &= 0.000760 \, \text{mol} \\ &= 7.60 \times 10^{-4} \, \text{mol} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : Le nombre de moles de diiode ayant réagi est \(n_{I_2, \text{réagi}} = 7.60 \times 10^{-4} \, \text{mol}\).

Question 2 : Nombre de moles d'acide ascorbique (C₆H₈O₆)

Principe :

La stœchiométrie de la réaction équilibrée indique le rapport molaire entre les réactifs. D'après l'équation :
\( \text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6 + \text{I}_2 \Rightarrow \text{C}_6\text{H}_6\text{O}_6 + 2\text{I}^- + 2\text{H}^+ \)
Une mole d'acide ascorbique réagit avec une mole de diiode. Donc, à l'équivalence, le nombre de moles d'acide ascorbique est égal au nombre de moles de diiode ayant réagi.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6} = n_{I_2, \text{réagi}} \quad (\text{selon la stœchiométrie 1:1}) \]
Données spécifiques :
  • \(n_{I_2, \text{réagi}} = 7.60 \times 10^{-4} \, \text{mol}\) (résultat de la Question 1)
Calcul :
\[ n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6} = 7.60 \times 10^{-4} \, \text{mol} \]
Résultat Question 2 : Le nombre de moles d'acide ascorbique dans la prise d'essai est \(n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6} = 7.60 \times 10^{-4} \, \text{mol}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si la réaction était \(2 \text{A} + \text{B} \Rightarrow \text{Produits}\), et que \(n_B\) moles de B ont réagi à l'équivalence, combien de moles de A ont réagi ?

Question 3 : Concentration molaire de l'acide ascorbique

Principe :

La concentration molaire (\(C\)) d'une solution est le nombre de moles de soluté (\(n\)) par litre de solution (\(V\)). Nous avons calculé le nombre de moles d'acide ascorbique dans un volume connu de la solution échantillon.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ C = \frac{n}{V} \]
Données spécifiques :
  • Nombre de moles d'acide ascorbique (\(n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6}\)) : \(7.60 \times 10^{-4} \, \text{mol}\)
  • Volume de la prise d'essai d'acide ascorbique (\(V_{\text{échantillon}}\)) : \(10.0 \, \text{mL} = 0.0100 \, \text{L}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} C_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6} &= \frac{n_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6}}{V_{\text{échantillon}}} \\ &= \frac{7.60 \times 10^{-4} \, \text{mol}}{0.0100 \, \text{L}} \\ &= 0.0760 \, \text{mol/L} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : La concentration molaire de l'acide ascorbique est \(C_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6} = 0.0760 \, \text{mol/L}\).

Question 4 : Concentration massique de l'acide ascorbique

Principe :

La concentration massique (\(C_m\)) est la masse de soluté (\(m\)) par litre de solution. Elle peut être calculée à partir de la concentration molaire (\(C\)) en multipliant par la masse molaire (\(M\)) du soluté.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ C_m = C \times M \]
Données spécifiques :
  • Concentration molaire de l'acide ascorbique (\(C_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6}\)) : \(0.0760 \, \text{mol/L}\)
  • Masse molaire de l'acide ascorbique (\(M_{AA}\)) : \(176.12 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} C_{m, \text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6} &= C_{\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6} \times M_{AA} \\ &= 0.0760 \, \text{mol/L} \times 176.12 \, \text{g/mol} \\ &\approx 13.38512 \, \text{g/L} \end{aligned} \]

En arrondissant avec un nombre approprié de chiffres significatifs (3 chiffres significatifs basés sur la concentration du titrant et le volume) : \(13.4 \, \text{g/L}\).

Résultat Question 4 : La concentration massique de l'acide ascorbique est d'environ \(13.4 \, \text{g/L}\).

Quiz Intermédiaire 2 : Si la masse molaire d'une substance est de \(50 \, \text{g/mol}\) et sa concentration molaire est de \(0.1 \, \text{mol/L}\), quelle est sa concentration massique ?

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Qu'est-ce que le point d'équivalence dans un titrage ?

2. L'empois d'amidon est utilisé comme indicateur dans les titrages iodométriques car :

3. Pour convertir une concentration molaire (mol/L) en concentration massique (g/L), il faut :

Glossaire

Titrage
Technique de chimie analytique quantitative utilisée pour déterminer la concentration inconnue d'une solution (l'analyte) en la faisant réagir avec une solution de concentration connue (le titrant).
Point d'Équivalence
Point du titrage où la quantité de titrant ajoutée est stœchiométriquement équivalente à la quantité d'analyte présente dans l'échantillon.
Iodométrie
Type de titrage redox où l'apparition ou la disparition de diiode élémentaire (I₂) est utilisée pour déterminer le point final. L'acide ascorbique est un réducteur qui réagit avec le diiode.
Empois d'Amidon
Indicateur utilisé dans les titrages iodométriques. Il forme un complexe de couleur bleu foncé à noir en présence de diiode.
Concentration Molaire (Molarité)
Quantité de substance (en moles) d'un soluté dissoute dans un litre de solution. Unité : \(\text{mol/L}\) ou M.
Concentration Massique
Masse de soluté (en grammes) dissoute dans un litre de solution. Unité : \(\text{g/L}\).
Masse Molaire (\(M\))
Masse d'une mole d'une substance. Unité : \(\text{g/mol}\).
Stœchiométrie
Étude des rapports quantitatifs entre les réactifs et les produits dans une réaction chimique.
Calcul de la Concentration d’Acide Ascorbique - Exercice d'Application

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