A propos du jus d'orange, l'acide ascorbique, bac SPCL Métropole 2022.

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts.

.
. . .

.
.
.. ..
......


...
La molécule d'acide ascorbique.
Cette partie traite de la synthèse et de l’analyse de l’acide ascorbique. Le jus d’oranges pressées est apprécié par les consommateurs pour sa teneur en acide L-ascorbique, connu sous le nom de vitamine C.
 1.1. Donner le nom de la fonction chimique entourée sur la formule semi-développée de la molécule d’acide L-ascorbique donnée ci-dessous.

L'acide L-ascorbique peut être synthétisé en plusieurs étapes à partir du D-glucose. L’étape 2 décrite  est une étape biologique.

1.2. Nommer la fonction chimique qui disparaît et celle qui apparaît lors de l’étape 1.
Réduction de la fonction aldehyde en alcool primaire.
 Lors de l’étape 4, la fonction acide carboxylique de l’acide 2-kéto-L-gulonique réagit avec une de ses fonctions alcool.
1.3. Choisir le nom de cette réaction dans la liste suivante : oxydation, estérification, hydrolyse, saponification.
 1.4. Donner le nom de l’espèce produite en même temps que l’acide ascorbique.
H2O.
1.5. Sachant que la production annuelle mondiale d’acide ascorbique est de 80 000 tonnes, déterminer la valeur de la quantité de matière na d’acide ascorbique produit annuellement.
M( acide ascorbique) =176 g / mol.
na = 80 000 x 106 / 176 =4,54 108 mol.
 1.6. Sachant qu’une mole de glucose produit une mole d’acide ascorbique et que le rendement de la synthèse est de 60 %, déterminer la valeur de la masse mG de glucose nécessaire.
4,54 108  x M(glucose ) / 0,60 =4,54 108  x 180 / 0,60 =1,36 1011 g ou 1,36 105 tonnes.
1.7. Recopier la formule de l’acide L-ascorbique donnée dans la question 1.1. et indiquer les atomes de carbone asymétrique par une étoile *. En déduire le nombre de stéréoisomères de configuration que possède la molécule d’acide ascorbique.
Donc 4 stéréoisomères.
 L’acide L-ascorbique est la seule molécule à pouvoir s’appeler vitamine C. C’est l’isomère naturellement présent dans les fruits et les légumes (E300). Il peut être synthétisé seul par la méthode étudiée précédemment, ou par un autre procédé, qui donne alors un mélange racémique composé à 50 % d’acide L-ascorbique et à 50 % d’acide D-ascorbique.

1.8. Justifier que les acides L-ascorbique et D-ascorbique sont énantiomères.

 1.9. Justifier qu’on ne peut pas différencier les acides L-ascorbique et D-ascorbique par leur spectre infrarouge.
Les deux molécules possèdent les mêmes groupes fonctionnels.
 L’indice de réfraction est une grandeur physique caractéristique d’une substance. Pour la suite, on prendra l’indice de réfraction de l’acide L-ascorbique nD 25 = 1,51. Dans la notation nD 25, l’exposant et l’indice signifient que la mesure est réalisée à 25 °C, avec le doublet de raies D du sodium. Les longueurs d’onde des raies de ce doublet sont si proches qu’on ne les distingue pas.
1.10. Définir par une phrase l’indice de réfraction en utilisant la notion de célérité.
Indice de réfraction d'une substance = célérité de la lumière dans le vide / célérité de la lumière dans cette substance.
1.11. Le doublet de raies D du sodium est-il dans le spectre visible ? Justifier.
l = 590 nm appartient au spectre visible [400 ; 800 nm].
1.12. Compléter le document en effectuant les tâches suivantes : • repérer l’angle incident i avec un arc de cercle, et donner sa mesure en degrés en s’aidant du cercle trigonométrique tracé sur la figure ; • calculer la valeur de l’angle de réfraction r ; • tracer le rayon réfracté ; • repérer l’angle de réfraction r avec un arc de cercle.
sin r = sin i / nD 25 =sin 40 / 1,51 =0,426 ; r = 25,2°.


1.13. Pourrait-on distinguer l’acide L-ascorbique de l’acide D-ascorbique par la mesure de leur indice de réfraction ? Justifier.
Non, les propriétés physiques et chimiques de  deux énantiomères sont identiques sauf le pouvoir rotatoire.
 Ces deux molécules, mises en solution, ont un pouvoir rotatoire spécifique différent. Pour faire expérimentalement la différence entre elles, on pourra donc utiliser un polarimètre.

Les orientations du polariseur et de l’analyseur croisés sont orthogonales. Dans ces conditions, en l’absence de solution optiquement active, aucune lumière n’émerge du polarimètre.
 1.14. Donner la nature physique des ondes lumineuses.
Ondes électromagnétiques.
 1.15. Indiquer l’état de polarisation dans l’étape b.
A la sortie du polariseur, la lumière est polarisée linéairement.
1.16. Indiquer ce que l’on observe dans l’étape d si la cuve contient un mélange racémique. Justifier.
Les deux énantiomères étant présents en quantité égale, aucune lumière ne sort du polarimètre.

...
....

 Teneur en vitamine C d'un jus d'orange.
L’objectif est de déterminer la concentration en vitamine C, de formule brute C6H8O6, contenue dans un jus d’oranges pressées.
L’acide ascorbique est un acide faible noté AH(aq), sa base conjuguée est l’ion ascorbate noté A− (aq). On envisage un titrage acido-basique de l’acide ascorbique par une solution titrante d’hydroxyde de sodium. On donne les couples acido-basiques suivants : HA(aq) / A− (aq) ; H2O(ℓ) / HO−

A1. Établir l’équation de la réaction entre l’acide ascorbique et les ions hydroxyde.
HA(aq) --> A− (aq) +H+aq.
HO-aq + H+aq --> H2O(l).
HA(aq) +HO-aq--> A− (aq) +H2O(l).
 A2. Exprimer le quotient de réaction Qr à l’équilibre en fonction des concentrations à l’équilibre des réactifs et des produits de la réaction. À 25 °C, le produit ionique de l’eau est Ke = 10-14 et la constante d’acidité du couple HA(aq) / A− (aq) est Ka = 10-4,1.
K =Qr =[A-(aq)éq ] / ( [ HA(aq)]éq [HO-aq ]éq).
A3. Donner les expressions de la constante d’acidité Ka et du produit ionique de l’eau Ke, puis montrer que K= Ka / Ke .
Ke =[H+aq] [HO-aq]
Ka = [A-aq][H+aq] / [AH aq].
Ka = [A-aq][H+aq] [HO-aq] /(  [AH aq] [HO-aq] ) = K Ke ; K= Ka / Ke .
 A4. Calculer la valeur de la constante d’équilibre K à 25 °C. En déduire que cette réaction peut servir de support à un titrage acido-basique.
K = 10-4,1 / 10-14 =109,9.
K est très grand, la réaction est totale.
Si de plus elle est rapide, elle peut servir de support à un titrage.
  E expliquer pourquoi cette méthode n’est toutefois pas utilisable pour déterminer la teneur en acide ascorbique d’un jus d’orange.
Le jus d'orange contient également de l'acide citrique. Un tel titrage doserait tous les acides présents dans le jus d'orange.

Finalement, il a été décidé de doser la vitamine C par un titrage indirect. Il s’agit d’un titrage dans lequel une solution de diiode est introduite en excès. La quantité de matière restante de diiode sera déterminée par les ions thiosulfate. L’utilisation d’un indicateur coloré permet de repérer l’équivalence. L’empois d’amidon est incolore en l’absence de diiode I2 et donne une coloration bleue intense en présence de diiode I2. Les autres espèces chimiques intervenant dans le titrage sont incolores.
 L’équation 2 est support du titrage : I2(aq) + 2 S2O32-(aq) --> 2 I-(aq) + S4O62-(aq) Les deux transformations sont supposées totales.
 A6. Réaliser un schéma du montage de titrage en indiquant le nom de l’espèce titrante et de l’espèce titrée intervenant dans le titrage indirect.

 A7. Définir l’équivalence d’un titrage. Indiquer le changement de couleur qui permet de la repérer pour ce titrage indirect.
A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques.
L'empoi d'amidon passe du bleu à l'incolore.
A8. Donner une estimation de la valeur du volume équivalent VE ainsi que de son incertitude type avec 1 chiffre significatif.
8 titrages sont réalisés dans les mêmes conditions :
VE =6,80 : 7,40 ; 7,20 ; 6,90 ; 7,05 ; 7,15 ; 6,84 ; 7,20.
Moyenne =7,07 ; écart type s =0,208.
u(VE) = 0,208 / 8½ =0,07.
VE =( 7,2 ±0,1) mL.
  A9. Déterminer la valeur de la quantité de matière initiale de diiode n1 introduite dans le bécher.
Introduire un volume V1 = 10,0 mL de solution de diiode I2 de concentration en quantité de matière C1 = 5,00 × 10-3 mol / L.
n1 =5,00 10-3 x 10,0 = 5,00 10-2 mmol.
 A10. Vérifier que la valeur de la quantité de matière de diiode restante nrestant vaut 1,77 × 10-5 mol.
Concentration thiosulfate de sodium C2 = 5,00 10-3 mol / L.
n(thiosulfate) = C2VE =5,00 10-3 x 7,2 =3,6 10-2 mmol.
nrestant =0,5 n(thiosulfate) = 1,8 10-2 mmol = 1,8 10-5 mol.
 A11. Déterminer alors la valeur de la quantité de matière de diiode nréagit qui a réagi avec l’acide ascorbique. En déduire la valeur de la quantité de matière d’acide ascorbique na contenue dans 10 mL de jus de fruit.
(5,00 -1,77) 10-5 =3,23 10-5 mol.
Quantité de matière d'acide ascorbique : 3,23 10-5 mol dans 10,0 mL de jus d'orange.
 Les recommandations européennes conseillent un apport quotidien d’environ 80 mg de vitamine C.
 A12. Indiquer si la consommation d’un verre de 150 mL de jus d’oranges pressées suffit pour couvrir ses besoins quotidiens en vitamine C. M(acide ascorbique) = 176 g ∙/ mol.
  3,23 10-5 x 176 =5,68 10-3 g = 5,68 mg dans 10,0 mL de jus d'orange.
5,68 x15 =85,2 mg dans 150 mL. Les besoins sont donc couverts.

  
menu