Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-Chimie
Powerade : attention à ne pas dépasser la dose...
~~ Dosage d’une espèce colorée en solution ~~
Objectif :
Pratiquer une démarche expérimentale pour
déterminer la concentration d’une espèce colorée à partir d’une courbe d’étalonnage
Compétences travaillées : APP : Extraire et organiser
l’information.
ANA-RAIS : Élaborer un protocole.
REA : Mettre en œuvre un protocole.
VAL : Analyser des résultats
Notions :
Loi de Beer-Lambert, spectrophotométrie.
Concentration de solutions et dilutions.
CONTEXTE
On qualifie de boisson énergisante (comme le redbull®) une boisson destinée à stimuler son consommateur à l’aide de beaucoup de sucre mais aussi d’ingrédients excitants comme la caféine ou la taurine. Une boisson énergétique est, pour sa part, une boisson crée pour les sportifs afin de leur apporter de l’énergie pendant l’effort sous forme de glucides, sels minéraux et vitamines (comme le Powerade®).
La boisson Powerade® est une boisson énergétique bleue, elle contient une espèce colorée en solution : le bleu brillant FCF E133. La concentration de ce colorant doit être contrôlée afin qu’elle soit conforme aux doses journalières admissibles (DJA) pour un sportif. En effet ce colorant est encore considéré comme un colorant toxique.
PROBLEMATIQUE
Un marathonien de 70 kg consomme 2L de cette boisson pendant son effort.
Met-il sa santé en péril ? DOCUMENTS A DISPOSITION Document 1 : formule topologique du bleu brillant
Document 2 : Spectre d’absorption du bleu brillant
E133 Bleu Brillant
DJA : 10 mg par kilogramme de masse corporelle par jour.
I
I
0= 10
−A Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-ChimieDocument 3 : Echelle de teinte
Une échelle de teinte est un ensemble de solutions contenant une même espèce chimique colorée et dont les concentrations
différentes sont connues. Les solutions filles S1, S2, S3, … de l’échelle de teintes sont préparées par dilution d’une solution mère S0. Généralement une échelle de teinte est présentée dans des tubes à essais de même diamètre.
Document 4 : Protocole de dilution : http://itarride.chez-alice.fr/simul_anim/dilution.swf Facteur de dilution F
Lors d'une dilution on appelle "solution mère" la solution la plus concentrée c'est à dire la solution qui va être diluée. La solution fille est la solution diluée obtenue.
Soit V0 le volume de la solution mère prélevé et V1 le volume de la solution fille obtenue.
Alors : avec C0 concentration solution mère et C1 concentration solution fille.
Document 5 : Définition de l’absorbance d’une solution
Dans un spectrophotomètre (fiche 8 p 367), la solution contenant une espèce colorée est éclairée par un faisceau considère comme monochromatique de longueur d’onde λ choisie. Un spectrophotomètre mesure l’absorbance d’un échantillon
L’absorbance A d’une solution est une grandeur sans unité: Elle reflète le rapport de l’intensité transmise sur l’intensité incidente. L’absorbance caractérise l’aptitude des espèces présentes dans la solution à absorber une radiation lumineuse de longueur d’onde donnée.
Document 6 : la loi de BEER-LAMBERT L’absorbance d’une espèce chimique colorée en solution diluée est proportionnelle à la
concentration C de cette espèce pour une longueur d’onde donnée .
A( ) = k.C
Ceci est la loi de Beer Lambert
TRAVAIL A RÉALISER
Radiation monochromatique de longueur d’onde et d’intensité I0
Intensité I Solution de bleu brillant
Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-Chimie
Noms, Prénoms : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
A partir des documents et du matériel mis à votre disposition vous devrez déterminer la concentration du colorant E133 dans la boisson Powerade®. Pour cela vous devrez, dans l’ordre, préparer votre échelle de teinte, construire votre courbe d'étalonnage à l'aide du logiciel « LibreOffice Calc » et pour finir conclure.
a. A l’aide du doc2., expliquer la couleur de cette boisson. APP
……….
……….
1) Préparation des solutions
ANAVous disposez d’une solution de bleu brillant, notée SM, contenant le colorant bleu brillant E133. Sa concentration (ou titre) massique est : tM = 0,050 g.L-1.
A l’aide du matériel disponible et de cette solution SM, vous devez préparer 4 solutions de concentration différentes nommée S1, S2, S3, S4. Le volume préparé sera de 50 mL.
Solution S1 S2 S3 S4
volume de la solution mère
à prélever en mL VM 1 2 5 10
volume de la solution fille
en mL VF 50 50 50 50
facteur de dilution F = tM / tF = VF / VM
Concentration massique en
bleu brillant tF en g.L-1 t1 = t2 = t3 = t4 = Visionner le mode opératoire d’une dilution (doc. 4)
b. Proposer un protocole (en précisant le matériel) pour préparer les solutions filles.
……….
……….
……….
……….
……….
APPEL N°1 Appeler le professeur pour lui montrer votre protocole ou en cas de difficulté.
c. Calculer les concentrations massiques des solutions filles obtenues et les facteurs de dilution (tableau à compléter). Préparer les 4 solutions filles.
d. Peut-on à l’œil nu, à partir de l’échelle de teintes, proposer un encadrement de la concentration de la boisson pour sportif Powerade® ? Justifier.
Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-Chimie
……….
……….
2) Courbe d’étalonnage
REARégler le colorimètre sur max= 585 nm. Justifier ce choix.
……….
……….
Réaliser un blanc avec l’eau distillée. Attention au sens d’introduction de la cuve ! Mesurer l'absorbance Ai des solutions de l’échelle de teinte (compléter le tableau).
Solution S1 S2 S3 S4
t (g.L1) titre massique
A absorbance
Tracer la courbe A = f(t) sur « LibreOffice Calc ».
APPEL N°2 Appeler le professeur pour lui montrer vos résultats ou en cas de difficulté.
3) Conclusion
Vous disposez de la solution Powerade® dont on souhaite connaître la concentration massique en colorant E133.
Mesurer son absorbance.
f. En déduire la concentration massique en colorant E133 (expliquer la méthode utilisée).
……….
……….
……….
g. Connaissant la DJA, calculez la masse admissible par jour pour une personne de 70 kg.
……….
h. Un marathonien de 70 kg consomme 2L de cette boisson pendant son effort : cela met-il sa santé en péril ? ...
……….
……….
……….
Concentration massique en colorant E133 : ...
Absorbance mesurée : ...
