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Chimie

Méthode de suivi d'un titrage

Dans cette vidéo, Matisse de Studio explique comment déterminer la concentration en acide citrique dans un citron. Il commence par présenter la formule 3D de l'acide citrique et nous demande d'établir sa formule semi-développée et sa formule brute. En utilisant la représentation 3D, on identifie les fonctions acide carboxylique et hydroxyle de l'acide citrique. La formule brute est alors déduite en comptant les atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, ce qui donne C6H8O7.

Ensuite, Matisse explique les différentes méthodes de titrage adaptées pour titrer cet acide citrique. Il mentionne le titrage ph-métrique, qui est approprié pour un acide, et le titrage conductimétrique, qui peut être utilisé pour une espèce chargée comme la base conjuguée de l'acide citrique. Il explique que le titrage colorimétrique n'est pas envisagé, car aucune information sur la couleur du réactif n'a été donnée.

Par la suite, Matisse prépare une solution diluée de jus de citron en prélevant 10 ml de jus et en le complétant avec de l'eau distillée jusqu'à 100 ml. Il dose ensuite un volume de cette solution diluée avec de la soude de concentration C2 de 0,1 mol/L. À chaque ajout de la solution titrante, il relève le pH. Il explique également comment écrire l'équation de la réaction support du dosage, en notant que trois protons peuvent être enlevés de l'acide citrique.

En utilisant un programme informatique, Matisse trace la courbe du pH en fonction du volume de solution titrante versée et sa dérivée par rapport au volume. Il détermine le volume équivalent en repérant le pic de la dérivée qui correspond à un saut important de pH. La valeur du volume équivalent est de 13,4 mL.

Enfin, Matisse utilise la formule de la relation entre les quantités de matière pour déduire la concentration en quantité de matière d'acide citrique dans le jus de citron. Il considère les coefficients stoichiométriques dans cette équation et obtient une concentration de 4,5 x 10-2 mol/L. Après avoir pris en compte la dilution préalablement effectuée, la concentration en acide citrique du jus de citron est de 0,45 mol/L.

En résumé, cette vidéo explique comment déterminer la concentration en acide citrique dans un citron en utilisant différentes méthodes de titrage. Elle aborde également la nomenclature et l'utilisation des coefficients stoichiométriques.

Bonjour à tous, c'est Matisse de Studio. Dans cette vidéo, on va déterminer la concentration en acide citrique dans un citron. On nous propose la formule, la représentation 3D de cette molécule d'acide citrique juste ici, et la première question nous demande d'établir la formule semi-développée de l'acide citrique, puis donner sa formule brute. Donc on se souvient, pour cette représentation 3D en sphère, les atomes noirs sont des atomes de carbone, les rouges habituellement ce sont des oxygènes, et les petits blancs sont des hydrogènes. Donc à partir de là, on a juste à compléter, et on trouve cette formule semi-développée pour l'acide citrique, qui est déjà une molécule assez imposante, avec trois fonctions. Ici on repère les fonctions acide carboxylique, avec les trois groupes carboxyles, et aussi une fonction hydroxyle juste ici. Alors, la formule brute à partir de là, on a juste à dénombrer, et on trouve C6H8O7. La deuxième question, plutôt naturellement, dans la continuité, nous demande de vérifier que sa masse molaire est de 192 g par mol, et donc à partir de là, on se sert de la formule brute, bien sûr pour linéariser, on a six atomes de carbone, donc six fois la masse molaire d'un atome de carbone, c'est 12, la masse de hydrogène c'est 1, et puis la masse d'oxygène c'est 16. A partir de là, on a juste à effectuer le calcul, et sa masse molaire est bien de 192 g par mol. Ensuite, c'est parti, on passe au titrage. Précisez maintenant les modes de titrage adaptés pour titrer cet acide citrique. Et bien, en terminale, on a trois méthodes de titrage différentes que l'on peut utiliser, donc on va les évaluer une par une, quelles sont leurs forces, quelles sont leurs faiblesses vis-à-vis de cette molécule. Tout d'abord, on peut penser, bien sûr, à un titrage ph-métrique. Ici, l'espèce à titrer, c'est un acide, donc la méthode est tout à fait appropriée en soi, c'est tout à fait naturel d'effectuer un titrage ph-métrique. On aurait pu penser aussi à un titrage conductimétrique, vu que le fait de déprotoner cet acide, la base conjuguée, ça va être une espèce qui est chargée, donc bien sûr avec tous les groupements COO-, donc une espèce chargée peut être suivie de manière conductimétrique, donc ça aurait pu aussi être envisagé. Et finalement, le titrage colorimétrique, si on y pense, on n'a pas eu d'informations particulières sur la couleur du réactif ou de sa base conjuguée, donc ici il n'est pas envisagé. Alors, à partir de là, on prépare une solution diluée de jus de citron en prélevant 10 ml de jus que l'on introduit dans une fiole jaugée de 100 ml. On complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On dose ensuite un volume, donc on extrait un petit volume de cette solution diluée, 10 ml de cette solution, par de la soude de concentration C2 de 0,1 mol par litre. On relève le pH, après chaque ajout de la solution titrante, ça c'est une technique plutôt de TP, il faut bien attendre que l'équilibre soit fait, que la solution soit totalement homogène, c'est pour ça qu'on utilise aussi un agitateur mécanique, et à partir de là, on peut relever la valeur de pH. Ok, question 4, écrire l'équation de la réaction support du dosage, les valeurs de pH sont regroupées dans les tableaux ci-dessous. Alors, là il faut faire attention en regardant bien la molécule dont il s'agit, comme on a vu, on a repéré trois groupes acides carboxyliques. Et en fait, à partir de là, combien de protons vont pouvoir être enlevés de cet acide ? Eh bien, il y en a 3, donc ça va nous donner A3- plus H2O, en ajoutant 3 fois H0, et d'ailleurs là j'ai oublié un facteur 3 juste devant le H2O, en notant à H l'acide citrique. Ok, à partir de là, on peut continuer, on demande de tracer la courbe du pH en fonction du volume de solution titrante que l'on verse, et aussi sa dérivée par rapport au volume, ça c'est quelque chose de très classique pour déterminer le volume équivalent, une alternative en fait à la méthode détangente. À partir de là, justement, on nous demande de déterminer ce volume à l'équivalence. C'est parti, donc pour ça j'ai utilisé le programme informatique régressif, je ne sais pas si c'est celui qui est recommandé par le ministère de l'éducation nationale, en tout cas il permet de tracer cette courbe qui est le pH en fonction du volume de solution titrante versée, et la dérivée est juste ici. Donc la dérivée fait clairement apparaître le saut de pH considéré, vu que ici la dérivée est très très importante, donc on a juste à relever le pic qui se situe ici à 13,4 millilitres. Et question 7 enfin, en déduire la concentration en quantité de matière d'acide citrique dans le jus de citron. Eh bien, de la même manière pour tous les titrages, on va utiliser notre formule magique, notre formule préférée, en considérant attention cette réaction, et pour une fois, enfin, j'ai envie de dire que ça n'arrive pas très souvent, il faut bien faire attention aux coefficients stoichiométriques juste devant. Donc lorsqu'on écrit la relation entre les quantités de matière, eh bien on a la quantité de matière en acide titré divisée par 1 qui est égale à la quantité de matière en HO- divisée par 3, divise par le coefficient stoichiométrique correspondant. Donc finalement, la concentration en acide dans le bécher fois le volume titré, c'est égal à C2 fois Ve divisé par 3, avec le volume titré ici par rapport à l'énoncé Cv1. Donc la concentration en acide, c'est égal, en faisant l'application numérique, à 4,5 fois 10-2 mol par litre. Or attention, dernière subtilité de l'énoncé, on avait au préalable dilué cette solution en introduisant dans un fiole jaugé de 100 millilitres, on avait prélevé 10 millilitres pour un volume final de 100 millilitres. Donc au final, on avait fait une dilution d'un facteur, 10, on a juste à réécrire le facteur de dilution si on en a envie, c'est le volume de la fille sur le volume de la mer, donc 100 divisé par 10, c'est bien 10. La solution avait été diluée 10 fois, donc la concentration en acide citrique du jus de citron, c'est 0,45 mol par litre. Voilà la fin de cet exercice, donc c'est un exercice très complet, à la fois de nomenclature, et puis qui revoit en long et en large la méthode ph-métrique. Bien attention, je suis content que ça arrive enfin, parce qu'on fait intervenir les coefficients stoichiométriques qui sont vraiment très importants dans la formule magique. N'hésitez pas à le refaire de votre côté sur une feuille blanche, et puis merci beaucoup d'avoir suivi cette vidéo, à bientôt !

Acide citrique

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