Aurélie 05/02
dosage de la vitamine C ou acide ascorbique

service de santé des armées concours 2002 

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La vitamine C ou acide ascorbique est vendue en pharmacie sous forme de comprimés. On cherche à retrouver dans l'exercice les valeurs de la masse m de vitamine C dans un comprimé et du pKa du couple acide / base correspondant.

Données à 25°C :

masse molaire de l'acide ascorbique : 176 g/mol ; pKa = 4

masse d'acide ascorbique dans un comprimé : 500 mg d'après le fabricant

concentration de la soude utilisée : Cb= 0,02 mol/L

indicateur coloré
teinte acide
zone de virage
teinte basique
rouge de méthyle
rouge
4,2 - 6,2
jaune
rouge de crésol
jaune
7,2 - 8,8
rouge
hélianthine
rouge
3,1 - 4,4
jaune
I. La formule brute de l'acide ascorbique est C6H8O6 , sa formule semi-développée est la suivante :

Les groupes encadrés correspondent à des fonctions énols.

  1. Reproduire la formule de la molécule, entourer les autres groupes fonctionnels oxygénés, nommer les fonctions correspondantes
  2. Donner la définition d'un atome de carbone asymétrique. La molécule possède-t-elle un ou plusieurs atomes de carbones asymétriques ? Si oui, lesquels ?

II Manipulation :

Le comprimé écrasé est dissout dans un peu d'eau dans un bécher. Le contenu du bécher est transvasé dans une fiole jaugée de volume V=100 mL. On complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, la solution obtenue est notée S. On prélève un volume Va = 10 mL de la solution S, on le verse dans un bécher et on ajoute 20 mL d'eau distillée. Le dosage pH-métrique par une solution d'hydroxyde de sodium donne les résultats représentés par le document ci-dessous.

Questions : L'acide ascorbique est représenté par la formule simplifiée AH.

  1. Ecrire l'équation bilan de la réaction de dosage.
    - Calculer la constante de la réaction et conclure.
  2. Définir par une phrase l'équivalence de ce dosage.
    - Déduire du graphe les coordonnées du point d'équivalence en précisant la méthode utilisée.
    - Quelles sont les espèces chimiques majoritaires à l'équivalence ? Justifier le caractère basique à l'équivalence.
    - Déterminer la concentration molaire Ca en acide ascorbique de la solution S.
    - En déduire la masse de vitamine C contenue dans un comprimé. Calculer l'écart relatif avec la valeur indiquée par le fabricant et conclure.
  3. En utilisant la courbe déterminer en précisant la méthode le pKa du couple acide / base correspondant à l'acide ascorbique et comparer avec le résultat fourni.
  4. Pourquoi ajoute-t-on de l'eau dans la solution S au moment du dosage ?
    - Cela a-t-il une influence sur le volume de soude versé à l'équivalence ? Justifier.
  5. Un élève veut refaire le dosage sans utiliser de pHmètre. Il réalise un dosage colorimétrique.
    - Quel est le rôle de l'indicateur coloré ?
    - Lequel doit-il choisir parmi deux proposés ? Justifier.
corrigé

Un atome de carbone asymétrique est un atome de carbone tétraèdrique relié à 4 atomes ou groupes d'atomes différents.

les atomes de carbone n°4 et n°5 sont asymétriques

AH + HO- donne A- + H2O

Kr =[A-] / ([AH][HO-]) =[A-] [H3O+] / ([AH][HO-][H3O+] )= 10-4 / 10-14 = 1010.

cette constante étant très grande, la réaction est totale.

A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs mis en présence sont dans les proportions stoéchiométriques ; avant l'équivalence l'un des réactifs est en excès ; après l'équivalence, l'autre réactif est en excès.

coordonnées du point d'équivalence : E(Vb équi = 15 mL ; pH=8)

on utilise la méthode des tangentes ; on remarque que la courbe dérivée passe par un maximum à l'équivalence.

 

l'espèce majoritaire à l'équivalence est l'ion A-, base conjuguée de l'acide AH ; la présence de la base faible A- majoritaire, est responsable de la valeur pH =8 (milieu basique )

Ca Va = Cb Vb --> Ca = 0,02*15 / 10 = 0,03 mol L-1.

soit 0,003 mol dans 100 mL, c'est à dire dans un comprimé.

masse d'acide ascorbique dans un comprimé : 0,003*176 =0,528 g ou 528 mg.

écart relatif : 28 /500 =0,056 ( 5,6%); cet écart est faible.

On ajoute de l'eau afin d'immerger correctement la sonde du pH-mètre ; l'eau n'apportant pratiquement pas d'ion oxonium, le volume de soude ajouté à l'équivalence ne sera pas modifié.

à la demi équivalence du dosage acide faible base forte, le pH est égal au pKa du couple acide base faible.

lecture graphique : ½ Vb équi =7,5 mL et pH voisin de 4 soit Ka voisin de 10-4.

Le changement de couleur de l'indicateur coloré permet de repèrer l'équivalence. La zone de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pH du point équivalent ( soit pH=8 dans ce cas) : on choisit donc le rouge de crésol.

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