L'acide ascorbique ou vitamine C, de formule C6H8O6 est un anti-scorbut et un anti-infectieux. Il joue également un rôle important dans la synthèse du collagène.
C'est
un agent réducteur qui réagit facilement avec divers oxydants,
notamment le dioxygène présent dans l'air. Cette propriété entraîne un
ralentissement de l'oxydation par le dioxygène de certains constituants
présents dans les aliments. Par conséquent l'acide ascorbique est
souvent utilisé comme agent anti-oxydant dans l'industrie alimentaire.
Le couple oxydant / réducteur mis en jeu est : C6H6O6 / C6H8O6.
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Dans
cet exercice, on utilisera les propriétés réductrices de l'acide
ascorbique pour son dosage dans un comprimé " Aspirine Vitaminée C ".
L'oxydant utilisé dans ce cas est le diiode I2, introduit en excès ; le diiode restant est dosé en retour par une solution aqueuse de thiosulfate de sodium ( 2Na+ + S2O32- ) de concentration molaire C2 =0,100 mol/L.
On donne M( C6H8O6) =176,13 g/mol.
E°( C6H6O6 / C6H8O6 ) = 0,13 V ; E°(I2aq / I-aq) = 0,62 V.
1 F = 96500 C ; R = 8,31 S.I.
Un comprimé de vitamine C est broyé puis dissout dans 100,0 mL d'eau distillée ; cette solution est notée S.
A un volume V0 = 20,0 mL de la solution S d'acide ascorbique sont ajoutés un volume V1 = 20,0 mL d'une solution aqueuse de diiode de concentration molaire C1
= 0,050 mol/L et un volume V = 10 mL d'une solution d'acide
orthophosphorique à 5 %. Le milieu réactionnel est agité pendant
quelques minutes.
Le volume de solution de thiosulfate de sodium nécessaire pour réagir avec l'excès de diiode est V2 = 15,55 mL.
Ecrire l'équation de la réaction d'oxydoréduction entre le diiode et l'acide ascorbique.
C6H8O6 =
C6H6O6 +2H++
2e-.
I2 aq+2e- =2I-.
C6H8O6+ I2
aq= C6H6O6 + 2H+
+
2I-. (1)
Calculer la différence de potentiel standard DE° entre les deux couples en présence.
DE° = 0,62-0,13 = 0,49 V.
Donner l'expression de la valeur de l'enthalpie libre standard DRG° de la réaction d'oxydoréduction en fonction de DE°. Calculer sa valeur.
DRG° = - n F DE° = -2*96500*0,49 = -9,457 104 ~ -9,5 104 kJ/mol.
En déduire que la constante d'équilibre vaut K = 3,8 1016 à 298 K. Quel commentaire succite cette valeur ?
DRG° = -RT ln K ; ln K = DRG° /(-RT) = 9,457 104/ (8,31*298) =38,19.
K = 3,8 1016, valeur élevée, la réaction est totale.
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Malgré la valeur élevée de la constante K, un dosage direct entre le diiode et l'acide ascorbique n'est pas envisageable.
Proposer une explication en faisant appel à un autre paramètre important de la réaction.
Une réaction support d'un dosage doit être totale et rapide.
La réaction entre le diode et l'acide ascorbique est trop lente pour être le support d'un titrage.
Ecrire l'équation de la réaction du dosage de l'excès de diiode par l'ion thiosulfate.
couples oxydant réducteur
: I2/ I- ;
S4O62-/
S2O32-.
I2+2e- = 2I-
réduction
2S2O32- =
S4O62- +2e-
oxydation
2S2O32-
+I2 = S4O62- +
2I-
.(2)
Donner la relation entre la quantité de diiode dosée (nI2)excès et la quantité de thiosulfate (nthio)eq ajouté à l'équivalence. Exprimer (nI2)excès en fontion de C2 et V2.
(nI2)excès = ½(nthio)eq = ½V2C2.
En déduire l'expression de la quantité de diiode (nI2)réagi ayant réagi avec l'acide ascorbique en fonction de C1, V1, C2 et V2.
(nI2)réagi = (nI2)initial -(nI2)excès = C1V1 - ½V2C2.
En déduire que la quantité d'acide ascorbique nasc présente dans 100 mL de la solution S, est nasc =5(C1V1 - ½V2C2).
D'après les nombres stoechiométriques de (1) : (nI2)réagi = nasc dosé = C1V1 - ½V2C2.
On a dosé 20,0 mL de la solution S dont le volume total est 100 mL.
Par suite : nasc =5nasc dosé = 5(C1V1 - ½V2C2).
nasc =5(0,05*0,020 -0,5 *0,100*0,01555) = 1,1125 10-3 ~ 1,11 10-3 mol.
Le
résultat de la question précédente est-il compatible avec les
indications de l'étiquette : 200 mg d'acide ascorbique dans un comprimé.
masse d'acide ascorbique ( g) = masse molaire de l'acide ascorbique ( g/mol) * quantité de matière (mol)
173,13 *1,1125 10-3 ~0,1926 g = 193 mg.
Ecart relatif : (200-192,6) / 200*100 =3,7 %.
A 3,7 % près le résultat est en accord avec l'indication de l'étiquette.
On souhaite réaliser le même dosage quelques jours plus tard.
Expliquer pourquoi on ne peut pas se servir de la solution S.
L'acide
ascorbique est
un agent réducteur qui réagit facilement avec le dioxygène présent dans
l'air. Il faut donc préparer une nouvelle solution S à partir d'un
comprimé.
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