Aurélie février 2001


devoirs spécialité S

dosage des sucres Nlle Calédonie 12/97

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jus d'ananas

isomérie

dosage redox

Objectif : vérifier une des indications portées sur une étiquette de bouteille de jus d’ananas : dans de jus. m (glucides) =10 g dans 100 mL de jus.

Parmi les glucides que contient la pulpe d’un fruit avant d’être mûr, le saccharose est fortement majoritaire ; l’hydrolyse de ce composé,noté S , en milieu acide, dans la pulpe, se produit suivant le schéma : S+ eau donne G + F avec G : glucose, F : fructose.

Si bien que, suivant le degré de maturité et la provenance des fruits, les quantités de G, F, S varient. On admettra que seuls ces trois composés constituent les glucides présents dans le jus étudié, et que les quantités de matière de G et F sont égales.

À froid, à l’obscurité et en milieu basique à pH=12,5, seule la fonction aldéhyde d’un ose est oxydée par le diiode.

masse molaire (g/mol) : S=342 ; G=F=180.

Étude des molécules de glucose et de fructose

Le glucose G et le fructose F ont la même formule brute C6H12O6.

  1. Sont-ils isomères de constitution ou énantiomères ?
  2. Donner la définition d’un carbone asymétrique.
  3. Désigner par leurs numéros les atomes de carbone asymétriques de la molécule F.
  4. Nommer les fonctions de la molécule G.

Étude expérimentale :

Remarques :Le diiode est peu soluble dans l ’eau.On le dissout en présence d ’un excès d ’ions iodure .Par souci de simplication,on représentera le diiode en solution aqueuse par l ’entité I2.

Première étape : dosage de la solution de diiode.

La solution de diiode qui sera utilisée ultérieurement est dosée par une solution de thiosulfate de sodium de concentration 0,1 mol / L.

L’équation-bilan correspondante est : I2 +2S2 O3 2– donne 2I + S4O62-.

.On réalise le dosage de 20 mL de la solution de diiode dans laquelle on ajoute de l’empois d’amidon. L’équivalence correspondant à la décoloration de la solution est obtenue pour un volume de la solution de 19,6 mL de thiosulfate de sodium. Calculer la concentration molaire C0 de la solution de diiode.

Deuxième étape : dilution de la solution commerciale.

On dilue, après l’avoir filtré, le jus d’ananas de la bouteille cinq fois : on obtient ainsi la solution A. On admettra que le résidu solide restant après filtration est de masse négligeable et ne contient pas de glucides.

Troisième étape :détermination de la quantité de glucose initialement présent dans un échantillon de jus dilué.

On recherche la quantité (exprimée en moles) de glucose contenue dans de jus dilué A. Pour cela, on mélange 10 mL de solution A, V0= 20 mL de solution de diiode et 7 mL de solution tampon de pH=12,5. Dans ces conditions, le diiode est en excès et le glucose (noté G) de la solution A est transformé en ion gluconate RCOO-.

La transformation du glucose RCHO en ions gluconate se traduit par l’équation-bilan :

I2 + 3HO- + RCHO donne 2I- + 2H2O + RCOO-.

Le mélange est placé à l’obscurité à température ambiante pendant une demi-heure, puis on acidifie le milieu afin de pouvoir doser le diiode excédentaire. Pour doser le diiode excédentaire à la fin de la troisième étape il a fallu verser V'1 =12,7 mL de la solution de thiosulfate de sodium de concentra-tion C1.

  1. Établir la relation : n( G dans 10 mL de A ) = n(I2 introduit ) - n (I2 restant) (où n d ésigne la quantié de matière exprimée en moles de la substance).
  2. Calculer n G dans de solution A (jus dilué). En déduire la quantité n F de fructose en moles, contenue dans 10 mL de A.

Quatrième étape :détermination de la quantité de saccharose contenue dans l’échantillon de jus dilué.

On recherche la quantité de saccharose, noté (S) , contenue dans 10 mL de A. Pour cela, on réalise l’hydrolyse du saccharose en chauffant à reflux en milieu acide, 10 mL de la solution A pendant vingt minutes. La solution obtenue contient le « glucose total », c’est-à-dire celui initialement présent dans A et celui obtenu après hydrolyse de (S). Un mode opératoire analogue à celui de la troisième étape permet de déterminer la quantité de « glucose total ».

On trouve que dans 10 mL de A, nG total = 5,88 10-4 mol.

  1. En déduire la quantité de saccharose (en moles) contenue dans 10 mL de A.
  2. Déterminer les quantités (en moles) de saccharose, de glucose et de fructose contenues dans 100 mL de jus d’ananas non dilué.
  3. En déduire la masse correspondante de glucides. Le résultat est-il conforme à l’indication de l’étiquette ?

 


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corrigé



glucose et fructose sont des isomères de constitution.

carbone asymétrique : carbone tétragonal lié à 4 groupes différents.

les atomes de carbone n° 3, 4, 5 de la molécule F sont asymétriques

dans la molécule G on trouve un alcool primaire en bout de chaine, un aldehyde à l'autre extrémité et 4 groupes alcool secondaire dans la partie centrale.


concentration C0 du diiode :


diiode
thiosulfate
coefficients équation
1
2
Qté matière (mmol)
20 C0
19,6 *0,1 =1,96
1,96 = 40 C0.

C0 = 0,049 mol /L.


Qté de matière de glucose dans 10 mL de A:

Qté de matière thiosulfate : 12,7*0,1 = 1,27 mmol

en conséquence 1,27 /2 = 0,635 mmol I2 en excès

Qté matière I2 initiale : 20C0 = 20*0,049 = 0,98 mmol

Qté I2 ayant réagi : 0,98-0,635 = 0,345 mmol

donc 0,345 mmol glucose dans 10 mL de A.

L'hydrolyse d'une mole de saccharose donne une mole de glucose et une mole de fructose.

donc 0,345 mmol fructose dans 10 mL de A.


0,558 mmol de glucose total dans 10 mL de A

soit 0,558-0,345 = 0,213 mmol de glucose issu du saccharose

en conséquence 0,231 mmol de saccharose dans 10 mL de A.

dans A : [glucose]=[fructose]=0,345/10=0,0345 mol /L

dans A [saccharose]=0,231/10=0,0231mol/L

Dans le jus non dilué :

[glucose]=[fructose]= 5*0,0345 = 0,1725 mol/L

ou 0,01725 mol dans 100 mL

[saccharose]=  5*0,0231 =0,1155 mol /l

ou 0,01155 mol dans 100 mL

soit en masse :

0,01725 *180 = 3,1 g fructose

3,1 g glucose

0,01155*342 =3,95 g saccharose

total glucides : 10,015 g

en accord avec l'étiquette.




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