Aurélie 21/12/05
Dosage acide phosphorique, chromatographie sur couche mince, dosage des ions fer II et fer III dans un vin blanc.

d'après concours technicien laboratoire 97 ( chimie )

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Dosage acide phosphorique

Concentration de la solution d'hydroxyde de sodium cB= 1,25 10-1 mol/L.

  1. Décrire le mode opératoire pour réaliser le dosage des deux premières acidités de l'acide phosphorique.
  2. Le volume équivalent est véq = 24,3 mL lorsque la prise d'essai est de 10 mL. Déterminer en mol/L et en g/L la concentration de la solution d'acide phosphorique.
    valeurs des pKa de l'acide phosphorique : pKa1 = 2,1 ; pKa2 = 7,2 ; pKa3 = 12,3.
    zônes de virage d'indicateurs colorés : bleu de thymol 1,2 - 2,8 ; bleu de bromothymol 6,2 - 7,6 ; phénolphtaléine 8,0 - 10.
    masse atomique molaire en g/mol : P : 31 ; H : 1 ; O : 16.
     
corrigé

 

Les 10 mL de la prise sont prélevés à la pipette jaugée + pipeteur

saut 1 : H3PO4 + HO- = H2PO4- + H2O

saut 2 : H2PO4- + HO- = HPO42- + H2O

au premier saut de pH: Vequi = 24,3 / 2 = 12,15 mL

Vs [acide phosphorique]= Vequi[soude] soit [acide phosphorique] = 12,15*0,125/10 = 0,152 mol/L

masse molaire H3PO4 : M = 3+31+64 = 98g/mol ; 0,152*98 = 14,9 g/L.

On peut réaliser un dosage colorimétrique avant de réaliser le dosage pHmétrique. La zone de virage de l'indicateur coloré doit contenir la valeur du pH au point équivalent .

pour repérer le premier saut (pH voisin de 4) : vert de bromocrésol , hélianthine

pour repérer le second saut (pH voisin de 9) : phénolphaléine

Chromatographie sur couche mince

On a préparé de l'acide benzoïque à partir d'alcool benzylique. On suspecte l'acide benzoïque obtenu de contenir de l'alcool benzilique, même après une première purification. Pour lever le doute on réalise une CCM. Le révélateur est la lumière UV.

  1. Représenter à l'aide d'un schéma annoté, le dispositif utilisé pour réaliser une CCM. Comment procéder pour mettre en évidence dans le produit analysé, l'acide benzoïque et l'alcool benzylique.
    - Quel est le rôle de l'éluant ?
  2. L'éluant et la plaque à chromatographie utilisés permettent à l'alcool benzylique de migrer plus rapidement que l'acide benzoïque. En révélant à la lumière UV on constate la présence effective d'acide benzoïque et d'alcool benzylique. Représenter l'aspect de la plaque révélée.
  3. Indiquer un autre moyen que la lumière UV pour révéler une chromatographie sur couche mince lorsque les produits sont incolores.
corrigé
La chromatographie permet de séparer et d'identifier les constituants d'un mélange. Elle est basée sur la différence de solubilité d'un produit

dans le solvant (l'éluant) et dans le support fixe solide.

Le révélateur ( KMnO4, vapeurs de diiode) réagit chimiquement avec des produits incolores fixés sur le support et les rend visibles ou encore l'action de la lumière UV sur les composées aromatiques.

Préparation de la cuve : Verser l'éluant jusqu'à 1cm de hauteur environ au fond d'un grand bécher. Couvrir.

Préparation de la plaque :

Tracer au crayon à papier une ligne à un peu plus de 1cm du bas de la plaque . Marquer au crayon sur cette ligne (ligne des dépôts ) les emplacements où l'on déposera les solutions à aalyser. Les emplacements doivent être distants d'environ 1cm, et à au moins 1cm des bords.

Dépôt de l'échantillon

A l'aide d'une pipette pasteur, ou d'un tube capillaire, déposer une goutte sur la plaque à l'emplacement marqué. Laisser sécher . Si la solution est trop diluée, on peut faire plusieurs dépôts au même emplacement , à condition de bien sécher la plaque entre deux gouttes.

Développement du chromatogramme :

Lorsque les dépôts sont secs, placer la plaque le plus verticalement possible dans la cuve, ligne de dépôt vers le bas. La surface de l'éluant doit être en de cette ligne. Couvrir. Surveiller la plaque régulièrement : quand l'éluant est à environ 1cm du bord supérieur, sortir la plaque, marquer le niveau atteint par le solvant au crayon à papier, sécher la plaque.

L'acide benzoïque et l'alcool benzylique possédant un noyau benzénique peuvent absorbés les rayons UV. Sur la plaque CCM sensible aux UV on observera donc des taches sombres ( en éclairant avec une lampe UV) aux endroits des taches.

a : acide benzoïque pur ( étalon) ; b : alcool benzylique pur ( étalon) ; c : produit à analyser. (on observe deux taches dans lesquelles on identifie l'acide benzoïque et l'alcool benzylique en comparant les rapports frontaux avec ceux des substances étalons)
Dosage des ions fer II et fer III dans un vin blanc.

L'élément fer est présent sous forme d'ions Fe2+ et Fe3+. On transforme les ions fer II de l'échantillon de vin blanc en ion fer III puis on complexe l'ensemble des ions fer III par les ions thyoscianate. La concentration du complexe coloré est déterminée par spectrophotométrie.

Le mode opératoire est le suivant :

  1. Transformation des ions Fe2+ en ion Fe3+ : On prélève 10,0 mL de vin auquels on ajoute 1,0 mL d'acide chlorhydrique puis 1,0 mL d'eau oxygénée. La transformation des ions Fe2+ en ion Fe3+ est quantitative.
    - S'agit-il d'une oxydation ou d'une réduction ? Justifier.
    - Etablir l'équation bilan de la réaction entre les ion Fe2+ et l'eau oxygénée H2O2.
  2. Complexation des ions Fe3+ : on ajoute au mélange précédent1,0 mL d'une solution contenant des ions thiocyanate à une concentration telle qu'ils soient en excès. On obtient une solution colorée.
    - Quelle est la couleur de cette solution ?
    - On mesure l'absorbance de la solution pour différentes longueurs d'onde. On obtient les résultats suivants :
    longueur d'onde (nm)
    400
    440
    480
    520
    650
    absorbance
    0,6
    1,2
    1,4
    1,1
    0,5
    Quelle longueur d'onde faut-il retenir ? Justifier.
  3. Dosage du complexe : dans 10,0 mL de solutions contenant c1, c2, c3 en ion Fe3+, on ajute 1,0 mL d'acide chlorhydrique,1,0 mL d'eau distillée et 1,0 mL de solution contenant des ions thiocyanate ( en excès). La mesure d'absorbance pour une longueur d'onde donnée des trois mélange conduit à :
    concentration en mg/L
    c1 = 2,0
    c2 = 8,0
    c3 = 12,0
    absorbance
    0,12
    0,48
    0,72
    Dans les mêmes conditions, l'absorbance de la solution colorée obtenue à partir du vin vaut : 0,54.
    - Déduire la concentration totale en élément fer du vin étudié.
corrigé
2Fe2+ =2 Fe3+ + 2e- : oxydation des ion fer II ( le réducteur Fe2+ cède des électrons)

H2O2 + 2H+ + 2e- = 2H2O

2Fe2+ +  H2O2 + 2H+ = 2 Fe3+ +2H2O

La solution du complexe est rouge brune et absorbe au maximum sa couleur complémentaire ( lumière de longueur d'onde l= 480 nm)

Le tableau indique que l'absorbance et la concentration sont proportionnelles : A= k c avec k = 0,12 / 2 = 0,06 L mg-1.

concentration totale en élément fer du vin étudié : 0,54 / 0,06 = 9 mg/L.
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