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L'exercice
a pour but de déterminer la teneur d'un macaron en rouge de Ponteau
afin de vérifier s'il est conforme à la législation en vigueur.
Spectre d'absorption du rouge de Ponceau.
Le spectrophotomètre utilise une source de lumière polychromatique.
Comment appelle-t-on la partie de cet appareil permettant de sélectionner la longueur d'onde l qui traverse la cuve de l'échantillon ? Quel élément de cet appareil permet de réaliser la dispersion de la lumière en radiations monochromatiques ?
Le monochromateur. Un réseau ou un prisme disperse la lumière blanche.
Quelles sont les couleurs absorbées par le rouge de Ponceau ? Justifier la couleur de la solution de ce colorant.
D'après
le spectre, la solution de rouge de Ponceau absorbe toutes les
radiations de longueur d'onde comprises entre 480 nm et 580 nm, c'est à
dire le bleu et le vert. La couleur de la solution est la couleur
complémentaire du cyan ( vert + bleu ), c'est à dire le rouge.
On fixe la longueur d'onde d'étude à 507 nm, correspondant au maximum d'absorption. Justifier ce choix.
Pour une meilleur sensibilité, la longueur d'onde de travail correspond au
maximum d'absorption.
Loi de Beer-Lambert.
Ecrire
l'expression littérale de cette loi; expliciter chaque grandeur. Indiquer l'unité SI de chaque grandeur
La loi de
Berr-Lambert exprime la variation de
l'intensité lumineuse en fonction de la distance
parcourue dans un milieu transparent.
Lorsqu'une lumière monochromatique
d'intensité I0 traverse un milieu
homogène, l'intensité de la lumière
émergente I décroît exponentiellement
lorsque l'épaisseur l du milieu absorbant
augmente.
I = I0 . e (-
al)
a est une constante appelée coefficient
d'absorption, caractéristique du milieu et de la
longueur d'onde considérés. Dans le cas des solutions, la loi de Beer fait intervenir
les concentrations.
I = I0 exp(-elc)
où e
est un coefficient caractéristique de la
substance appelé coefficient d'absorbance
(m2 mol-1),
l est
l'épaisseur de la cuve
(m) et
c la concentration de la solution
(mol m-3).
La relation fondamentale utilisée en
spectrophotométrie est présentée sous
la forme :
A= log (I0/I) =
elc
( A est
l'absorbance
ou densité
optique).
Cette loi exprime une proportionnalité.
Dans quelle gamme d'absorbance doit-on travailler ? Expliciter.
La concentration est de l'ordre de 10-4 mol/L soit 0,1 mol m-3. La longueur de la cuve est de l'ordre du cm soit 0,01 m. Pour une absorption maximale, e est de l'ordre de 103 m2 mol-1. A est donc de l'ordre de l'unité.
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Dosage spectrophotométrique du rouge Ponceau.
Un
macaron est liophilisé puis réduit en poudre dans un mortier. Après
solvatation et filtration sur Büchner on obtient 25 mL de filtrat. On
considère que la totalité du rouge de Ponceau du macaron est bien
récupérée dans cette solution aqueuse. On remplit avec ce filtrat une
cuve de longueur L =1,0 cm et on mesure son absorbance A = 0,94.
Donner l'expression littérale ( puis calculer ) de la concentration molaire C du rouge de Ponceau dans le filtrat. e =2,5 103 m2 mol-1.
C = A / (e L) =0,94 / (2,5 103 *0,010) =3,76 10-2 ~3,8 10-2 mol m-3 ~3,8 10-5 mol L-1.
Montrer que la concentration massique en rouge de Ponceau est c = 23 mg/L. M( rouge de Ponceau) = 604 g/mol.
c= C M = 3,76 10-5 *604 =2,27 10-2 ~2,3 10-2 g/L ~23 mg/L.
Déterminer la masse de rouge de Ponceau dans la totalité du filtrat.
23 mg dans 1000 mL soit 23*25/1000 = 0,57 mg dans 25 mL de filtrat.
La législation impose de ne pas dépasser 50 mg par kilogramme d'aliment. Le macaron a une masse m = 15 g.
La règlementation est-elle respectée dans ce cas ?
Masse maximale decolorant : 50 *15 / 1000 = 0,75 mg de rouge de Ponceau dans 15 g de macaron.
Or
le dosage conduit à 0,57 g ( valeur inférieure à 0,75 mg ) de rouge de
Ponceau dans le macaron, ce qui est conforme à la règlementation.
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