LE DOSAGE DU COBALT DANS LES VÉGÉTAUX
J. MAGNY,
P. CABROLJ.
CARLESEcole
supérieure d’Agriculture de Purpan,
Laboratoire de
Physiologie végétale de
l’Institutcatholique
de Tottlouse.SOMMAIRE
La teneur en cobalt des
végétaux
se situant aux environs de 0,1 mg/kg depoids
sec, une mé- thoded’ultramicrodosage s’impose.
L’extraction est faite àpartir
d’une solutionchlorhydrique
descendres par un réactif
spécifique
du cobalt,l’a-nitroso-!i-naphtol ;
pour éliminer les ions gênants,le
complexe
formé est extrait par le chloroforme. Une nouvelle minéralisation de cet extrait permetun
dosage colorimétrique
avec le sel nitroso-R. La sensibilité de cette méthode allant au delà du dixième de y par ml, ledosage
devientpossible
sur un échantillonvégétal
de l’ordre de 20g.Importance
du cobaltLe cobalt est si peu abondant dans les tissus animaux que l’on a
soupconné depuis
fort peu detemps
sonimportance
et sa nécessité vitale.Cependant,
dès1 8 07 , J.
HoGGremarquait
une certaine anémie des bovins et des ovins caractérisée par de laléthargie,
uneperte
depoids,
une accélération dupouls
et de larespiration,
laperte
delait, l’avortement,
etc...qui paraissaient
liésà la
fréquentation
de certainspâturages
etqui disparaissaient
sitôtqu’on
menaitpaître
ailleurs.En Ig25, G. BERTRAND et
M A C H E B ŒU F , après
d’assez nombreuxdosages
ducobalt,
commencèrent à soupçonner sonimportance
dans la vie animale. Cetteimpor-
tance fut nettement confirmée par la découverte en 1949 des cobalamines et de la vitamine B i2.
En
1 935 ,
BI!·!!R et UNDERWOOD découvraient en Australie que la maladiesignalée depuis plus
de cent ans sous les noms lesplus
divers(maladie
de labrousse,
mal duDanemark,
maladie dusel, etc...)
était due à une carence en cobalt.Depuis
lors les travaux se sont
multipliés.
Les sols contiennent en
général
de i à 40 mg de cobalt parkg :
STEWARTparle cependant
de I à 300 mg et PATTERSON 0,5 à 2I00, mais ils’agit
ici de la totalité ducobalt
présent.
Extrait à l’acideacétique
ouchlorhydrique,
le taux descend très sou-vent au dessous de 0,1 et même de O,OImg
(S WAINE ).
Les carences
apparaissent
chez les animauxqui pâturent
sur des solspossédant
moins de 5 mg, car le taux de cobalt de ces
pâturages
tombe au dessous de 0,07 p.p. m. soit 70 y par
kg
de matière sèche(MONTER, WILLIAMS) ;
pour PEYVE ce tauxcritique
du cobalt du sol serait de 2 mg.Les animaux ont des besoins
précis
encobalt,
et ces besoins sont deux foisplus importants pendant
leurjeunesse
et leurpériode
de croissance. Laquantité jour-
nalière minimale pour un bovin adulte est d’environ i mg par
jour,
0,1 pour un ovin(Bi;i;sorr).
Etant donné laquantité
moyenne defourrage ingéré,
ce minimum nepeut
être atteintlorsque
le taux de cobalt descend au-dessous de 7o y parkg
de ma-tière sèche.
On remédie à cette carence d’une manière immédiate en fournissant des sels de cobalt dans la boisson
( 2
mg de cobalt parjour,
ou 9 mg de sulfate decobalt,
suffi-sent à
guérir
unbovin),
soit d’une manière lointaine etpréventive
en fournissantau sol des
engrais
enrichis en cobalt( 2 ,j kg
de sulfure ou de chlorure de cobalt par hectare et par an(RmH V t).
Le
dosage
du cobaltDif ficultés
dudosage,
La
principale
difficulté dedosage
du cobalt résulte de son peu d’abondance et de la nécessité où l’on se trouve de traiter de volumineuxéchantillons,
cequi
mul-tiplie
lespossibilités
d’erreurs ou de contaminations. Pour diminuerl’importance
de ces
prélèvements,
il estindispensable
de trouver des méthodes deplus
enplus précises
demicrodosages
et mêmed’ultramicrodosages, capables d’apprécier
desquantités
de l’ordre du -,, : on pourra ainsi pourl’échantillonnage,
descendre au des-sous de IOOgramntes de
poids
sec.Dans ces
conditions, beaucoup
de méthodesgravimétriques, volumétriques
oumême
spectrographiques,
deviennentpratiquement
inutilisables. Parmi les méthodescolorimétriques,
celles authyocyanate
ou même àl’oe-nitroso-p-naphtol
sont encoretrop
peusensibles ;
seul le sel nitroso-Rpermet l’ultramicrodosage puisqu’il parvient
à déceler un
vingtième
de y de cobalt par ml. C’est en i92z que H. S. VAN Kt,oosT!R découvrit laremarquable propriété
de ce sel dont la solution aqueusejaune
devientrouge en
présence
de cobalt. Ce sel est le dérivédisulfonique
del’oe-nitroso-p-naphtol .
Une trentaine de méthodes de
dosage
du cobalt dans divers milieux par le sel nitroso-R. ont étépubliées.
Laprincipale
difficulté rencontréeprovient
des interfé-rences
provoquées
par des cathions mille foisplus
abondants dans laplante
que lecobalt,
et dont il est difficile de se débarrasser. La difficulté est engrande partie
résolue par un méthode telle que celle mise au
point
par SALTZMAN pour ledosage
du cobalt dans les viandes en 1955 : il utilise
l’ K -nitroso-[3-naphtol,
réactif colori-métrique
ducobalt,
non pour ledoser,
mais pour le faire passer dans uncomposé organique
soluble dans le chloroformequi permet
ainsi d’extraire le cobalt à peuprès
seul et de le doser par le sel nitroso-R.La méthode que nous avons mise au
point
pour ledosage
du cobalt dans lesvégétaux,
utilise ce mêmeprincipe
etcomporte quelques
améliorations de détail.MATÉRIEL
ETMÉTHODES P
y i rrripe.
()n dose
colorimétriquement
le sel nitroso-R. du cobalt dont la combinaison avec l’ot-nitroso-p-u;tph«>1
a été extraite par un mélange de chloroforme et d’alcoolamylique.
7!’’<7r/!/!
m’ressaires.i -- Deux solutions aqueuses de citrate de sodium
(environ
300 g parlitre)
depI!
8,5et depli
!,z : lepH
estajusté
par un peu d’acidecitrique
ou de soude.2 Solution de
cx-nitroso-p-naphtot
à 2p. ioo dans l’acideacétique
pur.3 - Réactif nitroso-R. : pour 100 ml, on
ajoute
à 70 ml d’eau 20ml de citrate de sodium àpH
8,5!puis
10ml de sel nitroso-R. à 2p. 100dans l’eau. Ce réactif se conserve facilement 8jours
à l’obscurité.
1 11 o d
e
npr’ y atoire.
Le
végétal placé
dans unecapsule
enporcelaine
est calciné d’abord surplaque
chauffante,puis
au four il moufle à
750 0 C pendant
3 heures. Les cendres sontreprises
parquelques
gouttes de HCI concentré que l’onévapore
à sec surplaque
chauffante,puis
3 fois successivement par HCI r /ç, bouillant, et on filtre pour éliminer l’insoluble. Le filtrat est alors évaporé sur bain de sable dont latempérature ne
dépasse
pas 80°C. Le résidu sec estrepris
par ro ml de H(’1 normal etporté
à l’ébulli-tion pour bien dissoudre le
précipité.
Pour extraire le cobalt, on ajoute dans le
liquide
refroidi 70ml d’eau, 20ml de citrate àpH
5,2 et i ml de la solutiond’oc-nitroso-p-naplitol,
onagite plusieurs
fois le flacon pourhomogénéiser
leliquide.
Au bout d’une heure environ, on introduit le
liquide,
enajoutant
l’eau desrinçages,
dans une ampoule 1< décantation de z5o ml.Après
l’additionde
5 ml d’alcoolamylique, qui
facilite lasépa-
ration, et de r5 ml de chloroforme, onagite vigoureusement l’ampoule pendant
3 minutes. Leliquide
surnageant
perd
toute la coloration rouge sombre du composé du cobalt avec1’«-nitroso-p-naphtnl qui
se concentre dans le chloroforme que l’on décante.La sohttion est évaporée sur bain de sable, au dessous de
50 °C
pour éviter les pertes par pro-,
jection.
Par une attaquenitroso-perchlorique
(5 d’acidenitrique
pour 2 d’acideperchlorique),
l’a-nitroso-,8-naphtol
est détruit surplaque
chauffante dans un bécher recouvert d’un verre de montre, et leliquide
redevenulimpide
est évaporé à sec.Pour doser le cobalt, on dissout le résidu sec dans 10 mt de réactif nitroso-R. et l’on verse la solution dans un tube à essai
qui
seraplacé
dans un bain-marié àtempérature
constante de90oC, Après
IO minutes, pour détruire l’excès de réactif et les complexes des métauxqui
peuvent encore subsister, on ajoute un ml d’acidenitrique
concentré, onagite
vigoureusement le tubependant
20seconde; et on le remet au bain-marié
pendant
IOminutes.11 est alors refroidi
rapidement
etpassé après
15 minutes au colorimètre avec un filtre à 430 In!t.La sensibilité descend au dessous de i /ioe de y par ml,
puisque
ce taux, 0,1y/ml,
donne unedéviation de io
graduations
àl’électrophotomètre
Meunier. Il est facile de construire une courbe pour rles dosages, car la loi de Berr est suivie : au moins
jusqu’à
i y de cobalt par mi, l’intensité de la colo- ration estproportionnelle
à la concentration. Ledosage
estprécis
et fidèle sitôtqu’on
aplus
de o,3 y par nxl de solution, soit 3 y dans l’échantillonanalysé.
DISCUSSION DES
MÉTHODES
Nous allons examiner
quatre problèmes,
celui destempératures utilisées,
celui des interférencespossibles,
celui des conditions dedosage
et celui del’étalonnage
de la courbe.1 - Les
températures
utilisées.Dans un échantillon où l’on ne dose que le
cobalt,
il convient de chercher latempérature qui,
sansrisque
deperte
pour cetélément,
détruira le mieux les ma-tières
organiques.
Cette
température peut
êtreportée
à750 0 C :
l’incinération est ainsi meilleurequ’à
550ou 6oo°C et, non seulement il ne seproduit
pas deperte
decobalt,
mais lesdosages comparatifs
ont abouti dans ces conditions à des valeurslégèrement plus fortes,
d’un centième environ.Quant
au passage au bain-marie où sedéveloppe
la couleur dudosage,
il estindispensable,
pour que les données soientcomparables
entreelles,
que latempé-
rature en soit
toujours
la même. Cettetempérature qu’il
faut essayer d’obtenir laplus
élevéepossible
au dessous del’ébullition,
atoujours
été maintenue au voisi- nage de90 0 C (::i:: i O C).
Si l’on s’enéloigne,
de5 0 C
parexemple,
onpeut
constater dans ledosage
une variationsusceptible
d’entraîner une erreur d’uncinquième
de y de cobalt.Quant
aux autrestempératures
que nousutilisons,
elles sont moins directement liées au cobalt. La calcination surplaque
chauffante avant le passage au four à moufle estplus progressive
et se fait sansrisque d’inflammation,
car les flammes entraînent souvent despertes plus
ou moinsimportantes.
Pour la mêmeraison,
latempéra-
ture du bain de sable doit être telle que les
projections qui accompagneraient
l’ébul-lition,
soient évitées.2 - Les
interférences.
Certains éléments sont
susceptibles
dedonner,
dans les conditions où nous nousplaçons,
descomplexes
coloréscapables
de fausser et de rendreimpossible
ledosage colorimétrique
du cobalt. Parmi cesions,
lesplus gênants
sont lenickel,
lecuivre,
letitane,
letungstène
et le fer. Pourqu’une
solution contenant i y de cobaltpuisse
être dosée
correctement,
il fautqu’il
y ait moins de 2! y denickel,
moins de ioo y decuivre,
detitane,
detungstène,
et moins de iooo y de fer. Cette éventualité est à craindre lorsqu’on étudie les roches ou lesalliages métalliques,
mais elle l’est beau- coup moins avec lesvégétaux
où cesions,
relativement peuabondants,
sont laissés de côté par le mode d’extractionemployé.
Pour en être tout à faitsûrs,
nous avonsajouté
à certains échantillons desquantités
de fer et de cuivre deux foisplus impor-
tantes que les taux maximaux trouvés dans les
végétaux :
ledosage
n’a pas été modifié.A cette élimination d’influences
parasites
contribuel’addition, pendant
le déve-loppement
de lacoloration,
de l’acidenitrique qui
détruit lescomplexes
coloréssusceptibles
de se former et faitdisparaître
ainsi les couleursimportunea.
3 - Condition.s de
dosage.
Une condition
importante,
que l’on ne doitjamais
oublier est la sensibilité à la lumièresolaire,
de la couleur formée par le sel nitroso-R. avec le cobalt.Voici,
parexemple,
les variations de lecture au colorimètre pour des échantillons contenant I y, 2 y, 5Y et
io yconservés, après
ledosage, comparativement
à l’obscurité et ausoleil.
Il semble
qu’à
l’obscurité l’intensité de la couleur diminuelentement,
mais cette baisse affecte surtout la coloration dutémoin,
dont l’intensité a baissé de moitié aubout d’un mois.
Cependant,
il suffit de considérer ce tableau pour voir que les écarts entre les différentes valeurs se sont à peuprès maintenues,
tant et si bienqu’après quelques corrections,
ledosage
est encorepossible.
Il n’en est pas de même pour les échantillons restés ausoleil,
et les valeurs obtenues sont ici tout à fait aberrantes. Il est doncimportant
de faire cesdosages
à l’abri du soleil.4 -
Etaloitnage de la
courbe.L’intensité
de la couleur formée ne varieguère
et ses différentes valeurs sontassez stables pour
qu’on puisse
construire une échelle dedosage qu’il
n’est pas besoin de contrôler.Cependant
il convient d’utiliser àchaque dosage
un ou deux tubestémoins à blanc pour fournir le zéro de la courbe.
Comme le montre le tableau
précédent, jusqu’à
io y dans laprise d’essai,
soiti
y /ml,
la loi de Beer est suivie et l’intensité de la colorationproportionnelle
à laconcentration.
La solution étalon de cobalt se
prépare
àpartir
duC0 3 Co préalablement
dessé-ché
pendant
2ou 3 heures àio 5 °C. Après
lapesée,
le sel est dissous dansquelques
mlde HCI dilué bouillant et l’on
ajoute
suffisamment d’eau pour obtenir une solution de i mg de cobalt par mlqui
servira de solution mère.RÉSULTATS
OBTENUSAvant de
présenter quelques
uns des résultats obtenus dans ledosage
de Codans les
fourrages,
nous voudrions donnerquelques précisions
sur la fidélité de la méthode et sur les variations de la teneur en cobalt.i - Fidélité de la méthode.
Surtout lors des
premiers dosages effectués,
nous avonstoujours pris
2, 3 oumême 4 échantillons
du mêmefourrage
pour tester la fidélité de notre méthode.Voici
quelques
résultatsobtenus,
sans aucunecorrection, puisqu’il s’agit
des gra- duations lues au colorimètre pour lesdosages comparatifs,
alors que le témoin don- nait une déviation de 125. Nous avonstrouvé, 177 - 17 6- 177 , 1 65-i6g-i6g,
134-132,1
38- 1
38, 1 38-139, 136-135,
154-153,189-18 9 ,
etc...Puisqu’un
dixième de y de cobalt donne une déviation de 10divisions,
l’écart entre les lecturesreprésente
ordinairement moins de uncinquantième
de y de cobalt. Il estévident, d’après
ces résultats que cedosage peut
atteindre facilement uneprécision
de 5 p. ioo et même la
dépasser lorsque
les teneurs sont relativement assez fortes.Cette
précision
diminuelorsque
laquantité
de cobalt esttrop
faible et descend aux environs du dixième de ^t/ml,
soit i y dans l’ensemble de l’échantillon étudié.Des
expériences
desurcharge
en cobalt ont été faites pour tester encore la mé- thode. Desquantités
variant de i à io ont étéajoutées systématiquement
à un mêmeéchantillon de
fourrage :
cesquantités
onttoujours
été exactement retrouvées avecla
précision
que nous venons de décrire.2 -- Vayiations du cobalt.
Bien que pour un échantillon
donné,
ledosage
du cobalt soit assez fidèle etprécis,
des échantillons de la mêmeespèce végétale
ou bien du mêmefourrage pris
en des endroits différents du
champ peuvent
varier dans d’assez fortesproportions.
Ces variations ne
peuvent
manquer desurprendre
ceuxqui
n’ont pas étudié lesoligo-éléments :
elles rendent nécessaires les moyennesstatistiques,
si l’on veut sefaire de leur teneur une idée tant soit peu
précise
etqui
rendepossible
lescomparaisons.
Pour donner une idée de la variation des
oligo-éléments, comparativement
aveccelle des éléments
majeurs,
nous allons considérer un ensemble de 81dosages
deMaïs,
cultivés sur des sols différents etreprésentant
7 variétés différentes : il est donc normalqu’il apparaisse quelques
variations dans les teneurs en matières minérales.Nous allons considérer ces teneurs pour deux éléments
majeurs,
lepotassium
et lephosphore,
et pour deuxoligo-éléments,
le8 manganèse
et lecobalt,
encomparant
lamoyenne des IO échantillons les
plus
riches avec celle des IO échantillons lesplus
pauvres en l’élément considéré.
Pour le
potassium,
les IO échantillons lesplus
pauvres donnent une moyenne de i,o5p. IOOdu
poids
sec, en face de z,q.5pour lesplus riches ;
pour lephosphore,
nousavons o,17 p. ioo en face de o,2j p. ioo du
poids
sec, pour lemanganèse,
26mg /kg
de
poids
sec en face de 62 mg, et pour le cobalt 25 y/kg
depoids
sec en face de 77y.La différence entre les deux moyennes, en considérant la
plus
faible commeégale
à i, est de1 , 3 8
pour lepotassium,
de 1,43 pour lephosphore,
mais elle passe à 2,q pour lemanganèse
et à 3,15 pour le cobalt. La cohérence desdosages d’oligo-
éléments est
beaucoup
moinsgrande
que celle des élémentsmajeurs.
3 - Premières constatations,
Elles
reposent
surplusieurs
centaines dedosages
faits sur desfourrages
pro- venant surtout de larégion toulousaine,
de laSavoie,
del’Aveyron,
desCharentes,
du paysBasque,
etc...Sur
chaque
échantillon z3 éléments ont étédosés,
et cesdosages
nous ontpermis
de comparer la teneur en cobalt avec celle de l’ensemble et de chacun des éléments minéraux.
Nous avons
remarqué
que le cobaltaugmente
avec l’ensemble des éléments minéraux et que son taux varie avec celui ducalcium,
dumanganèse
et du fer : cecinous ouvre des horizons sur son rôle
physiologique trop
peu connu, comme nous le montrerons ailleurs. Nous ne retiendrons ici que certains détails intéressants.La teneur des
végétaux
en cobaltdépend
enpartie
du terrain et cette teneur aug- mente si le cobalt abonde dans le sol. Certains solsargilo-calcaires
sur marnes des envi-rons de
Roquefort
ont fourni desfourrages
avec des teneurs 2 à 3 foisplus
élevéesqu’à
l’ordinaire.Cette influence
paraît
toutefoisexceptionnelle.
Sur un mêmesol,
la teneur en cobalt varie suivant lesespèces végétales
et le Maïs parexemple,
estbeaucoup
moinsriche que la Betterave.
Généralement leur taux de
cobalt,
en mêmetemps
que celui de l’ensemble desminéraux, augmente légèrement
au cours des coupes successives.Cependant,
si lechamp
est pauvre encobalt,
la teneur, au lieud’augmenter,
diminueprogressivement
dans les
plantes.
Si nous considérons le tableau
général
desrésultats,
où nous n’avons retenu des échantillons examinés que les moyennes ducobalt,
en y/Icg
de matièresèche,
et lepourcentage
descendres,
nous constatons une certaine diversité.Par suite de la silice
qu’elles accumulent,
les Graminées sontplus
riches encendres que les
légumineuses,
mais celles-ci sontplus
riches en cobalt.Les
prairies naturelles,
dont la coupe est ordinairement retardée parrapport
aux
prairies
artificielles où lesplantes
sont récoltéesplus jeunes,
ont moins de ma-tières minérales par
rapport
à leurpoids
sec, mais sontplus
riches en cobalt si l’onrapporte
celui-ci aux cendres et non aupoids
sec.Les Betteraves enfin sont
beaucoup plus
minéralisées que leMaïs,
mais leur richesseen cobalt n’est pas
beaucoup plus grande
si on larapporte
aupoids
de cendres. Iln’en reste pas moins vrai que, par
rapport
aupoids
sec,qui
pour un aliment est tout de même la valeur de basepuisqu’elle
limite laquantité consommée,
la Maïs se situe au dessous du tauxcritique
de 70 y de cobalt parkg
depoids
sec : il en résultequ’un
animal
qui
ne recevrait que du Maïsrisquerait
de souffrir tôt ou tard d’une carence en cobalt.CONCLUSION
Bien
qu’il
demande un certain nombre deprécautions, l’ultramicrodosage
ducobalt est relativement facile. Cet élément est extrait de la solution
chlorhydrique
descendres par
l’x-nitroso-p-naphtol
et dosécolorintétriquement,
avec une sensibilitésupérieure
au dixième de y,grâce
au sel nitroso-R. Laplupart
desfourrages
se situentau-dessus du taux
critique
pour les animaux de 70 y parkg
depoids
sec.Fcçu <’«
/f’ !T! f) ’
196 i .SUMMARY
THE DETERMINATION OF COBALT IN PLANTS.
As the cobalt content of
plants
is about 0,1mg/kg
ofdry weight,
it is necessary to use a method of ultramicrodetermination. The extraction is made from ahydrochloric
solution of ashby
a spe- cific cobalt reagent :OI:-nitroso-(3-naphtol ;
in order to eliminate unwanted ions thecomplex
for-med is extracted
by
chloroforme. A new mineralisation of this extract makes itpossible
toperform
a colorimetric determination with nitroso-R. salt. As the
sensitivity
of thismethod goes beyond
atenth of y per ml, it is
possible
to use on aplant sample
of about 20g.RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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