Exercices sur le dosage de la caféine , Exercices de Chimie Organique
Renee88
Renee8822 April 2014

Exercices sur le dosage de la caféine , Exercices de Chimie Organique

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Exercices de chimie sur le dosage de la caféine. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Extraction de la caféine, Préparation de solutions de caféine de différentes concentrations, Mesure d'absorbance.
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DOSAGE DE LA CAFEINE

11/2003 Nouvelle Calédonie Calculatrice interdite

EXERCICE I. DOSAGE DE LA CAFÉINE (4 PTS)

Selon la légende, le café fut remarqué pour la première fois quelques 850 ans avant notre

ère : un berger du Yémen nota que ses brebis étaient dans un état d'excitation inhabituel

lorsqu'elles consommaient les baies d'un arbre des montagnes... On considère que c'est la

caféine contenue dans les grains de café de ces baies qui était l'espèce responsable de cette

excitation.

Plus la teneur en caféine d'une tasse de café est importante, plus l'excitation du

consommateur sera grande.

Le but de l'exercice est de déterminer la concentration en caféine dans deux tasses de café de

provenances différentes, (notées boisson 1 et boisson 2) pour déterminer celui qui est le plus

excitant. (question 3.2)

On extrait la caféine des feuillesde thé et, avec la caféine purifiée, on prépare des solutions

de caféine de différentes concentrations.

A l'aide d'un spectrophotomètre, on mesure ensuite l'absorbance A de ces solutions

de caféine.

1. Extraction de la caféine

Le thé contient environ 5 % de caféine, mais il contient aussi d'autres substances comme des

sucres, des pigments, des graisses, ....

Données :

Dans le

dichlorométhane Dans l'eau à 25°C Dans l'eau à 65°C

Solubilité de la

caféine importante faible très importante

- Le dichlorométhane a pour densité 1,30 et se trouve à l'état liquide dans les conditions de

l'expérience.

- Le dichlorométhane n'est pas miscible à l'eau.

L'extraction de la caféine se fait en quatre étapes :

Étape l :

- dans un ballon surmonté d'un réfrigérant, on introduit des feuilles de thé et de l'eau

distillée. Le chauffage et l'agitation durent 2 heures.

Étape 2 :

-la phase aqueuse précédente est refroidie et mélangée à du dichlorométhane. Seule

la phase organique est recueillie.

Étape 3 :

-la phase organique est mélangée à du sulfate de magnésium anhydre puis filtrée.

Étape 4 :

- après évaporation du solvant, on obtient une poudre blanche qui contient

principalement de la caféine.

1.1.Dans l'étape 1, quel est le rôle du réfrigérant? Le schématiser surmontant le ballon sans oublier la

circulation d'eau.

1.2.En utilisant les données, justifier le chauffage dans cette première étape.

1.3. Pour l'étape 2, dessiner le dispositif permettant de recueillir la phase organique et

indiquer la position des phases aqueuse et organique. Dans quelle phase se trouve la quasi-

totalité de la caféine extraite (justifier) ?

1.4. Dans l'étape 2, quelle technique est mise en œuvre ?

1.5. Quel est le rôle du sulfate de magnésium anhydre ?

1.6. Il est possible de purifier un solide tel que la caféine extraite. Nommer une

technique de purification d'un solide.

2. Préparation de solutions de caféine de différentes concentrations

Avec la caféine extraite que l'on a purifiée, on fabrique une solution de caféine dans le

dichlorométhane de concentration 32 mg.L-1.

On désire préparer des solutions de concentrations 4 mg.L-1, 8 mg.L-1, 12 mg.L-1et 16 mg.L-1

Parmi le matériel suivant, indiquer celui utilisé pour préparer la solution de caféine de

concentration 16 mg.L-1. Justifier votre choix.

Matériel à disposition :

- bechers de 100 mL et 200 mL

- fioles jaugées de 5,0 mL ; 10,0 mL et 50,0 mL

- pipettes jaugées de 2,0 mL et 5,0 mL

- éprouvette graduée de 5 mL

3. Mesure d'absorbance

On a tracé ci dessous (figure n°l) le spectre d'absorption de la caféine entre 220 nm et

320 nm pour une des solutions de caféine.

3.1. À quel domaine appartiennent ces longueurs d'onde ?

On veut tracer la courbe d'étalonnage A = f(c) de la caféine à l'aide des différentes solutions

précédemment préparées.

Pour cela, il faut régler le spectrophotomètre sur une longueur d'onde correspondant à un

maximum d'absorption de la caféine.

On choisit de se placer à une longueur d'onde de 271 nm et l'on mesure les absorbances des

5 solutions de caféine. À l'aide de ces mesures, on obtient la courbe A = f(c) ci-dessous

(figure 2).

3.2. Sans changer les réglages du spectrophotomètre, on mesure les absorbances des

boissons 1 et 2. On trouve A1 = 0,17 pour la boisson 1 et A2 = 0,53 pour la boisson 2.

Quel est le café le plus excitant pour le consommateur?

3.3. À l'aide de la droite d'étalonnage, trouver quelle est la concentration de la

solution qui a servi à faire le spectre d'absorption de la figure 1.

3.4. Parmi les 3 droites d'étalonnage de la figure n°3, l'une correspond à l'étalonnage

effectué à 228 nm. Sachant que la droite n°2 correspond à un étalonnage à 271 nm, en déduire

celle qui correspond à l'étalonnage à 228 nm.

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