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Corrigés de BAC

Bac Physique-Chimie

Asie 1

Le cours porte sur la mesure de la concentration d'ions fer dans un vin blanc afin de déterminer le risque de précipité blanc dans celui-ci. Pour cela, un titrage spectrophotométrique est réalisé en plusieurs étapes. Tout d'abord, les ions fer 2+ présents dans le vin sont oxydés en ions fer 3+. Ensuite, les ions fer 3+ réagissent avec des ions thiocyanate pour former un composé coloré, le FeSCN2+. La couleur de ce composé est rouge, ce qui permet de faire un étalonnage et de déterminer la concentration en Fe-SCN2+ grâce à sa couleur. A partir de là, on peut déterminer la teneur en fer dans le vin blanc étudié. La relation entre l'absorbance et la concentration en fer est proportionnelle, conformément à la loi de Beer-Lambert. En mesurant l'absorbance de la solution de vin, on peut déterminer la concentration massique de fer dans celui-ci. Dans le cas étudié, la concentration en fer est inférieure à 10 mg par litre, ce qui signifie qu'il n'y a pas de risque de précipité blanc dans le vin.

Bonjour à tous, c'est Théobald de Studio et dans cette vidéo, on va s'intéresser à la case blanche d'un vin. La case blanche, c'est ce précipité blanc qu'on peut avoir au fond d'un vin blanc qui est dû à la trop grande concentration des ions fer dans le vin. Et on va essayer de mesurer la concentration de ces ions fer par dosage spectrophotométrique. Alors, comme on a dit, un vin, un vin désolé, va pouvoir contenir du fer sous forme d'ion Fe2+, ou Fe3+, ion fer 2 ou fer 3. Et ce fer va provenir du raisin très souvent. Et on sait que si la teneur en fer va dépasser 10 mg par litre, alors on va avoir ce précipité blanc, cette fameuse case blanche qui va apparaître. Le but de cet exercice, ça va être de déterminer le risque de case blanche dans un vin blanc. Et pour ça, on va faire un titrage spectrophotométrique. On va le faire sous plusieurs étapes. Dans une première étape, on va oxyder la totalité des ions fer 2 en ion fer 3. Donc on va avoir que des ions Fe3+, dans notre vin. Deuxième étape, faire réagir les ions Fe3+, avec les ions thiocyanate, SCN-, pour former ce composé, FeSCN2+, qui lui est coloré. Et vu qu'il est coloré, on va pouvoir faire un titrage par spectrophotométrie après avoir réalisé un étalonnage. Alors c'est peut-être encore un petit peu flou, mais ça va être plus clair au fur et à mesure de l'exercice. On nous donne le spec d'absorption de l'ion FeSCN2+, en phase aqueuse, et on nous demande d'indiquer la couleur correspondant aux radiations les plus absorbées par l'ion FeSCN2+, et de justifier la couleur de la solution. Et bien, ce qu'on peut dire, c'est que les radiations les plus absorbées sont autour de la lampe d'en max qui vaut environ 490 nanomètres, et ce qui correspond à la couleur cyan. Et donc, on regarde notre cercle chromatique, et on voit que le cyan et le rouge sont opposés, donc que la couleur complémentaire du cyan est le rouge, et donc la solution est de couleur rouge. Je vous rappelle que la couleur visible, c'est toujours la couleur complémentaire de la couleur absorbée. On nous demande ensuite de proposer une longueur d'ongle à utiliser pour réaliser le titrage. Et bien, pour réaliser un titrage par spectrophotométrie, il faut toujours choisir la longueur d'ongle de plus grande absorbance. Ça va permettre de limiter le plus possible les erreurs d'incertitude, notamment lorsqu'on utilise la loi de Berlanbert. On va ensuite préparer des solutions étalon. On en prépare cinq à partir d'une solution mère S0 de concentration en masse d'ion Fer3, égal à T0 qui est au 100 mg par litre. On explique ici comment est-ce qu'on les prépare, et qu'est-ce qu'on en fait après. Et on nous demande de préciser pourquoi est-ce que les ions thiocyanates sont apportés toujours en excès pour chacune de ces solutions. Et bien en fait, peut-être qu'à ce moment-là, vous êtes en train de vous demander, mais qu'est-ce qu'on est bien en train de faire ? On va résumer tout ça. On cherche la teneur en masse des ions Fer2 et Fer3, et pour cela, on va en premier temps oxyder tous les ions Fer2 en ion Fer3. Donc on n'a plus que des ions Fer3, Fe3+, en solution. Ensuite, ce qu'on va faire, c'est faire réagir les ions Fe3+, avec SCN-. SCN- les ions thiocyanates. Et donc on va obtenir ce composé. Et ce composé, il a une couleur rouge. Et la solution va se transformer en rouge. Donc on va pouvoir faire plusieurs solutions étalons, avec différentes concentrations en ce composé, donc en Fe3+, et selon les différentes couleurs, on va pouvoir déterminer la concentration en Fe-SCN2+, grâce bien évidemment à ces étalons. Et pour chaque étalon, pour chaque couleur, on connaît la concentration. Donc en regardant la couleur de notre solution de vin, on va pouvoir déterminer la concentration en Fe-SCN2+, et donc c'est l'enfer. Et donc ce qu'il faut, c'est que les ions thiocyanates qui sont mis ici, ils soient mis suffisamment, en fait il faut en mettre suffisamment pour que tous ces ions-là soient transformés en ce composé Fe-SCN2+. Donc ils doivent être mis en excès pour que tous les ions Fe3+, soient bien, aient bien réagi, et qu'il n'y en ait plus en solution du tout. Question 4, déterminer le volume V0 de solution mère à prélever pour préparer la solution E, donc la solution 2 d'un volume V2 qui vaut 50,0 mL. Et bien ce qu'on fait, c'est qu'on regarde ici notre solution 2. Ce qu'on sait aussi, c'est que ma solution mère, on va en prélever un volume V0, et elle a une concentration de 100 mg par litre, et une quantité de matière N0. Et ma solution fille, elle a un volume V2 qui vaut 50,0 mL, et une concentration massique de 2,0 mg par litre, et une quantité de matière N2. Lors d'une dilution, on sait que la quantité de matière se conserve, donc on peut écrire que N0 égale N2, et donc V0 T0 divisé par la masse molaire, on ne l'oublie pas de mon fer, va être égal à V2 T2 divisé par cette même masse molaire. Les masses molaires s'éliminent, et on peut obtenir V0 en fonction de V2 T2 et T0. Notre application numérique nous donne que V0 fait 1,0 mL. Il faut donc prélever un volume V0 de 1,0 mL de la solution mère pour faire notre solution fille à concentration de 2 mg par litre. Donc là, on nous dit ensuite qu'on va déterminer la teneur en fer du vin blanc étudié. Pour ça, on prépare une solution de vin SV. On va mélanger du vin blanc, de l'acide chlorhydrique, une solution de socianate, et on ajoute aussi des gouttes d'eau oxygénée. On va mesurer l'absorbance de ces cinq solutions. On va pouvoir tracer une courbe d'étalonnage. Grâce à cette courbe d'étalonnage, on va pouvoir mesurer l'absorbance de la solution de vin, et grâce à la courbe d'étalonnage, on va pouvoir remonter à la concentration massique du fer dans le vin. La question maintenant, c'est de préciser la relation entre l'absorbance et la concentration massique mise en évidence. Ce qu'on voit, c'est que le graphe qui montre l'évolution de l'absorbance en fonction de la concentration massique en fer 3 est une droite qui passe par l'origine. Donc A et T, l'absorbance et la concentration, sont proportionnels. Ce qui veut dire que A est vaut un coefficient multiplié par T. Donc K fois T. On retrouve ici la loi de Berlanbert. Pour rappel, la loi de Berlanbert, dans le cas général, elle s'écrit comme une somme de L fois εi fois Ci. Avec L à largeur de la cuve dans laquelle on va faire cette mesure d'absorbance. εi, c'est un coefficient d'extinction molaire de l'espèce i, parce qu'on peut avoir plusieurs espèces en solution. Et Ci, ça va être la concentration molaire de l'espèce i. Et donc grâce à ces trois variables, on va pouvoir retrouver l'absorbance. Ce qui vous était à vous demander, c'était uniquement ça. Ça, c'est juste un rappel que moi je fais. Donc là, on nous dit qu'on trouve une absorbance qui vaut 0,16. On demande de déterminer si le vin étudié présente un risque de casse blanche. Donc on se souvient, on a un risque de casse blanche si la concentration massique en fer est supérieure à 10 mg par litre. Donc on va regarder ici graphiquement pour une absorbance de 0,16. Si je trace comme ça, je vois que j'ai une concentration de 1,4 g par millilitre. Je ne l'ai pas tracé en entier, mais ici on a 1,4. Et donc on peut se demander, quel est moi mon volume de ma solution SV dans un premier temps. On a préparé une solution SV en mélangeant, on se souvient, 10 ml de vin blanc, 1 ml d'acide chlorhydrique et 1 ml de solution de thiocyanate de potassium. Donc ma solution SV, c'est 12 ml. Et cette solution SV, c'est celle qui possède cette concentration TV de 1,4 g par millilitre d'ion Fe3. Sauf que cette solution SV, il n'y a pas que du vin blanc. Et maintenant, je veux connaître ma concentration en ion fer de mon vin blanc, donc uniquement de ces 10 ml ici. Donc en fait, on voit que mon vin, avec ces étapes-là, je l'ai dilué. Donc si j'ai fait une dilution, je peux dire que lors d'une dilution, la quantité de matière se conserve et donc que finalement, N0 égale NV. La quantité de matière de mon vin est égale à la quantité de matière de ma solution de vin. Donc C0V0 divisé par la masse molaire de mon fer, il vaut TVVV divisé par cette même masse molaire. Les masses molaires s'éliminent et on obtient ma concentration en ion fer de mon vin, C0 qui vaut TV multiplié par VV divisé par V0. V0 qui vaut 10 ml. On fait mon application numérique, donc 1.4 x 12.0 divisé par 10.0 qui donne 1.7 mg par litre moins 1. On n'oublie pas l'unité, très attention ici. Finalement, la teneur en fer est donc de 1.7 mg par litre. On avait dit que la teneur en fer devait dépasser 10 mg pour qu'il y ait un risque de casse et donc finalement cette teneur est inférieure à 10 mg, donc il n'y a aucun risque de casse blanche. J'espère que ça a été clair. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser en commentaire et on se retrouve pour une suivante vidéo.

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