Travaux pratiques sur les indicateurs colorés naturels de la cuisine à la chimie, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8824 April 2014

Travaux pratiques sur les indicateurs colorés naturels de la cuisine à la chimie, Exercices de Chimie

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Travaux pratiques de sciences chimiques sur les indicateurs colorés naturels de la cuisine à la chimie. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Les indicateurs colorés en cuisine, Les indicateurs colorés pour le...
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EXERCICE III

2005 National (6,5 points) Calculatrice interdite

EXERCICE III. LES INDICATEURS COLORÉS NATURELS DE LA CUISINE À LA CHIMIE

La première utilisation d'un indicateur coloré pour les titrages acido-basiques remonte à 1767par

W.Lewis. Il employait un extrait de tournesol (...) .

On utilisait à l'époque des extraits de plantes qui changent de couleur avec l'acidité du milieu (...).

On peut en citer quelques-uns parmi les plus connus et les meilleurs :

- l'artichaut (...)

- la betterave rouge (...)

- le chou rouge, de loin l'extrait le plus intéressant car sa couleur change nettement suivant la valeur du

pH :

pH 0-3 4-6 7-8 9-12 13-14

couleur rouge violet bleu vert jaune

d'après Chimie des couleurs et des odeurs

1. Des indicateurs colorés en cuisine.

Le chou rouge est un légume riche en fibres et en vitamines, qui se consomme aussi bien en salade

que cuit.

Mais la cuisson du chou rouge peut réserver des surprises: chou rouge et eau de cuisson deviennent

rapidement bleus. Pour rendre au chou sa couleur violette, on peut ajouter un filet de citron ou du

vinaigre.

Après avoir égoutté le chou, une autre modification de couleur peut surprendre le cuisinier: versée

dans un évier contenant un détergent, l'eau de cuisson devient verte.

En utilisant les textes ci-dessus

1.1. Donner la propriété essentielle d'un indicateur coloré acido basique.

1.2. Préciser le caractère acide ou basique du vinaigre et du détergent.

2. Des indicateurs colorés pour les titrages.

De nos jours, les indicateurs colorés sont toujours largement utilisés pour les titrages. La pH-métrie

est une autre technique de titrage acido-basique qui permet en outre de choisir convenablement un

indicateur coloré acido-basique pour ces mêmes titrages.

Dans la suite de l'exercice, on s'intéresse au titrage de l'acide éthanoïque de formule CH3 CO2H

(noté par la suite HA) contenu dans un vinaigre commercial incolore.

La base conjuguée de cet acide sera notée A– .

2.1. Dilution du vinaigre.

Le vinaigre commercial étant trop concentré pour être titré par la solution d'hydroxyde de sodium

disponible au laboratoire, on le dilue dix fois. On dispose pour cela de la verrerie suivante :

Éprouvettes : 5 mL 10 mL 25 mL 50 mL 100 mL

Pipettes jaugées : 1,0 mL 5,0 mL 10,0 mL 20,0 mL

Fioles jaugées : 150,0 mL 200,0 mL 250,0 mL 500,0 mL

Choisir dans cette liste la verrerie la plus appropriée pour effectuer la dilution. Justifier.

2.2. Réaction de titrage.

On titre un volume VA = 10,0 mL de la solution diluée de vinaigre par une solution aqueuse

d'hydroxyde de sodium (ou soude) de concentration molaire en soluté apporté cB = 1,0 10–1 mol.L-1. On ajoute un volume Veau = 60 mL afin d'immerger les électrodes du pH-mètre après agitation.

Le suivi pH-métrique de la transformation permet de construire la courbe fournie dans l'ANNEXE

À RENDRE A VEC LA COPIE.

Cette partie a pour but de vérifier que la transformation associée à la réaction de titrage est totale.

Pour cela, on déterminera son taux d'avancement final pour un volume VB = 6,0 mL de solution

aqueuse d'hydroxyde de sodium versé.

Donnée :produit ionique de l'eau à 25°C Ke = 10 –14

2.2.1. Écrire l' équation associée à la réaction de titrage.

2.2.2. Pour VB = 6,0 mL, déterminer le réactif limitant.

2.2.3. Pour VB = 6,0 mL, déterminer l'avancement maximal xmax . On pourra s'aider d'un tableau d'avancement.

2.2.4. Après avoir relevé la valeur du pH du mélange obtenu, déterminer la quantité de matière

d'ions hydroxyde restante après la transformation (n -HO )f dans le volume total de mélange

réactionnel.

2.2.5. Déterminer le taux d'avancement final et conclure.

2.3. Détermination par titrage de la concentration molaire en acide éthanoïque apporté du vinaigre.

2.3.1. Déterminer graphiquement sur l'ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE le volume de la solution d'hydroxyde de sodium versé à l'équivalence. Préciser la démarche utilisée.

2.3.2. Déterminer la valeur de la concentration molaire en acide éthanoïque apporté cA dans le vinaigre dilué et en déduire la valeur de la concentration molaire en acide éthanoïque apporté c0

du vinaigre commercial.

2.4. Retour historique …

On souhaite réaliser un titrage colorimétrique de l'acide éthanoïque contenu dans le vinaigre dilué

avec un des deux extraits naturels (artichaut et betterave rouge) utilisés au dix huitième siècle.

Pour chaque indicateur coloré, on considère que les teintes sont dues à la prédominance d'une espèce

chimique, notée HAInd pour sa forme acide et A–Ind pour sa forme basique. Le pKA des couples

HAInd/ A–Ind sera noté pKi.

On donne les valeurs des pKi à 25°C :

artichaut: (pKi )1 = 7,5

betterave rouge: (pKi)2 = 11,5

Artichaut Betterave

pKi 7,5 11,5

Teinte pour HAInd dominant incolore rouge

Teinte pour A–Ind dominant jaune jaune

2.4.1. En utilisant l'expression de la constante d'acidité Ki, montrer que la relation suivante est vérifiée :

- ind éq pH-pKi

ind éq

[A ] =10

[HA ]

On s'interroge sur les couleurs que prendrait le mélange réactionnel lors du titrage

colorimétrique de l'acide éthanoïque en présence d'une petite quantité de l'un ou l'autre de ces

extraits naturels.

2.4.2. La courbe pH-métrique montre que, pour VB = 9,8 mL, le pH de la solution est voisin de 6,5 et que, pour VB = 10,1 mL, il est voisin de 10,5.

Pour chaque extrait naturel et pour chacun de ces deux volumes VB, déterminer la valeur du

rapport

- ind éq

ind éq

[A ]

[HA ] puis compléter la ligne correspondante du tableau de l'ANNEXE À RENDRE

AVEC LA COPIE.

2.4.3. En déduire les couleurs observées dans chaque cas. Compléter la ligne correspondante du tableau de l'ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE.

2.4.4. Conclure sur l'indicateur coloré le plus adapté pour ce titrage.

2.4.5. Pourquoi faut-il choisir un vinaigre incolore pour ce type de titrage ?

TABLEAU

Artichaut Betterave

VB = 9,8 mL VB = 10,1 mL VB = 9,8 mL VB = 10,1 mL

eq

eq

-

[HA]

][A

Couleur

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