C C1 C 1 1 – – – D D Do o os s sa a ag g ge e e d d du u u f f fe e er r r d d da a an n ns s s l l le e e v v vi i in n n b b bl l la a an n nc c c
Le fer contenu dans les vins forme, avec les acides organiques, des composés qui sont solubles et sans danger pour la stabilité du vin. Toutefois, si la dose de fer est trop élevée, l'excès peut réagir avec des phosphates (dans les vins blancs) ou des tanins (dans les vins rouges) et former un trouble et un dépôt constituant la casse ferrique. Cet accident se produit à la suite d'une oxydation du fer, donc d'une aération du vin. C'est ainsi qu'il peut se former après un soutirage ou, plus grave, à la suite d'une mise en bouteille.
Le vin blanc devient opalescent quelques jours après la mise en bouteille, le vin rouge peut former un dépôt bleuté : le contenu des bouteilles devient alors impropre à la commercialisation.
Le fer, dans le vin sous forme d'ions Fe2+ ou Fe3+, a plusieurs origines possibles :
• Le raisin : la quantité dépend alors de la teneur en fer des sols mais dépasse rarement quelques mg/l de moût ( 3 à 4 mg/l ). Les jus des dernières pressions sont plus riches en fer que les jus des précédentes.
• La terre qui est apportée au pressoir avec la vendange par les fonds des bacs à vendanges, lorsqu'ils sont empilés, surtout lors des journées pluvieuses.
• Le matériel de vinification (source la plus fréquente) : la machine à vendanger, le pressoir, les pompes, le fouloir, l'égrappoir qui comportent des parties métalliques parfois mal affranchies ou mal entretenues, les maies et les cuves en ciment non affranchies, les plaques de filtre.
Pour ces deux derniers points, selon les précautions prises, la teneur en fer peut varier de quelques mg à plus de 25 mg/l. Il est difficile de dire à partir de quelle dose la casse ferrique devient inévitable. On admet que la teneur en fer dans un vin blanc doit être comprise entre 3 et 15 mg.L-1 pour éviter la casse ferrique ( entre 12 et 20 mg.L-1 pour un vin rouge).
1. Principe du dosage.
Pour doser le « fer total », on commence par réduire les ions Fe3+ en ions Fe2+ à l’aide d’un composé réducteur : l’hydroquinone.
On dose ensuite les ions Fe2+ par spectrophotométrie : les ions Fe2+ forment en effet avec l’orthophénantroline (C12H8N2 notée o.phen) un complexe coloré rouge [Fe(o.phen)3]2+, stable en milieu acide.
Remarque : une méthode similaire consiste à oxyder au contraire les ions Fe2+ en ions Fe3+, avec une solution oxydante d’eau oxygénée.
On dose ensuite les ions Fe 3+ par spectrophotométrie, en utilisant le complexe rouge qu’ils forment avec les ions thiocyanate.
2. Matériel et produits.
Vin blanc
Solution S0 à 100 mg.L-1 en ions Fe2+
Solution tampon d’éthanoate de sodium Solution de chlorhydrate d’orthophénantroline Solution d’hydroquinone
2 Béchers
Porte tubes + tubes à essais 1 fiole jaugée de 100 mL 2 Fioles jaugées de 50 mL
spectrophotomètre ou colorimètre + cuves Burettes graduées
3. Préparation de l’échelle de teintes.
• Préparation de la solution mère à 10mg.L-1 en Fe2+.
Choisir le matériel nécessaire pour obtenir 100 mL de solution mère S1 à 10 mg.L-1 à partir de la solution S0.
Faire vérifier par le professeur, et réaliser soigneusement la dilution.
• Préparation des solutions étalons.
Chaque groupe fabriquera une solution.
A partir de la solution mère S1 préparer les solutions diluées suivantes en introduisant dans une fiole jaugée de 50 ml, dans l’ordre :
- La quantité indiquée de solution mère S1 à 10 mg.L-1 - 15 mL de solution tampon
- 5 mL de solution d’hydroquinone
- 2.5 mL de solution d’orthophénantroline : 10 mL par poste Compléter à 50 mL avec l’eau distillée.
N° solution 2 3 4 5 6 7
Volume S1 (mL) 0 5 10 15 20 25
Teneur en Fer (g.L-1) Homogénéiser. Laisser agir 15 mn.
• Préparation de la solution de vin blanc.
Dans une fiole jaugée de 50 mL, introduire 25 mL de vin blanc et les mêmes réactifs que précédemment ( sauf la solution S1).
Compléter à l’eau distillée. Homogénéiser. Laisser agir.
4. Spectrophotométrie.
Prélever quelques mL de chacune des solutions étalons dans un tube à essais.
Régler le spectrophotomètre à la longueur d’onde λ = 510 nm. Sur le colorimètre, choisir la valeur la plus proche.
Faire « le blanc » avec la solution n° 2.
Mesurer les absorbances de chaque solution.
Mesurer l’absorbance de la solution de vin blanc.
E Ex E x xp p pl l lo o oi i it t ta a at t ti i io o on n n
1. Rappeler le principe d’un dosage par étalonnage.
2. Rappeler le principe de fonctionnement du spectrophotomètre.
Justifier le choix de la longueur d’onde. Donner la relation entre l’absorbance A et la concentration de l’espèce colorée.
3. La solution S0 a été préparée par dissolution de cristaux de sels de Mohr de formule : FeSO4, (NH4)2SO4, 6H2O.
Quelle masse de cristaux a-t-elle été nécessaire à la préparation de 100 mL de cette solution ? 4. Préciser le rôle des différents réactifs utilisés pour la préparation des solutions étalons.
5. Calculer la concentration des solutions étalons en ions Fe2+.
6. Tracer la courbe A = f (teneur en fer).Déterminer le coefficient de proportionnalité k.
7. Déterminer à partir de la courbe d’étalonnage la concentration totale en fer du vin utilisé.
Conclure.
8. Exercice.
On dose un autre vin blanc par une méthode similaire :On introduit de l’acide chlorhydrique dans le vin pour détruire les complexes et libérer les ions fer(II) et fer(III). Puis on oxyde les ions fer (II) d’un échantillon de vin blanc en ions fer (III) à l’aide d’eau oxygénée en milieu acide.
Les ions fer (III) forment ensuite avec les ions thiocyanate SCN- (incolores) un complexe rouge, l’ion thiocyanatofer(III) FeSCN2+.
1. Ecrire la demi-équation d’oxydation des ions fer (II) en ions fer (III).
2. Ecrire la demi-équation de réduction de l’eau oxygénée H2O2 en milieu acide.couple(H2O2/H2O En déduire l’équation bilan de la réaction d’oxydo-réduction.
On réalise différents mélanges à partir d’une solution S contenant 10 mg d’ions fer (III) par litre.
On indique, dans le tableau ci-dessous, les compositions des différents mélanges.
3. Indiquer le protocole à suivre pour préparer 50 mL d’une solution de fer (III) de concentration 10 mg/L à partir d’une solution mère de concentration 100 mg/L
4.Déterminer la concentration ( en mg/L) en ions fer (III) du mélange n°5.
Mélanges 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Solution S en mL 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Eau distillée en mL 17 15 13 11 9 7 5 3 1
Acide chlorhydrique à 6mol/L 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL Thiocyanate en mL à 2 mol/L 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL Eau oxygénée en mL à 20v 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL
5.On représente ci-dessous le spectre d’absorption A = f(λ ), dans le domaine du visible, de
l’ion
thiocyanatofer (III) FeSCN2+.
S
ur quelle longueur d’onde doit-on préférentiellement régler lespectrophotomètre pour mesurer l’absorbance des différents mélanges ? Justifier, à l’aide du spectre
d’absorption, la couleur rouge de l’ion thiocyanatofer (III).
6.Quel est le rôle du mélange 0 ?
7.On mesure l’absorbance des différents mélanges. Les résultats sont reportés sur le graphe ci- dessous.
Pour effectuer le dosage du vin étudié, on prépare le mélange suivant :
5 mL de vin blanc ;12 mL d’eau distillée ;1mL d’acide chlorhydrique;1mL de thiocyanate de potassium ; 1mL d’eau oxygénée.
L’absorbance de ce mélange vaut A = 0,16.
Déterminer graphiquement la concentration massique en ions fer (III) dans le mélange.
En déduire la concentration massique totale en ions fer (II) et fer (III) dans le vin blanc étudié
