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Avr 19 2008

[labo] Dosage d’un polyacide (acide phosphorique dans une boisson au cola)

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mode opératoire et résultats (pdf)Les boissons au cola (comme le Coca Cola inventé en 1896 par un pharmacien nommé Pemberton qui lui donna le nom de French Wine 😆 Cola ) font partie de l’alimentation de bon nombre de gens et de jeunes en particulier. Savoir ce que l’on mange ou boit, c’est d’abord lire l’étiquette. Que nous dit-elle ? En est-il de même pour toutes les boissons au cola (comparons) ? A titre d’exemple, l’étiquette d’un coca « normal »

coke-h3po4.jpg

Ingrédients : eau gazéifiée, sucre, colorant E150 (Le spectre UV-VIS du Pepsi-Cola à l’Université West Indies, Jamaïque)., acidifiant E338 (food additives), arômes naturels, caféine (concentration dans différentes boisson)

Outre la présence d’une quantité de sucre non négligeable (apport excédentaire de calories), on constate la présence de colorant (lequel ?), de caféine et d’un acidifiant. Ce dernier est de l’acide phosphorique dont la nocivité pour les jeunes en période de croissance a été prouvée.


Nous nous proposons de doser cet acide et de vérifier si sa teneur n’excède pas les valeurs autorisées (0,7 g/L).

Le mode opératoire




molécule d’acide citrique
(applet JMol, affichage 3D)

L’acide phosphorique H3PO4 possède trois hydrogènes acides (Il s’agit d’un polyacide). Ceux-ci vont être successivement neutralisés par une base forte NaOH. On repère le point équivalent à partir du graphique de l’évolution du pH mesuré au pH-mètre en fonction de l’ajout de la base. La neutralisation va se faire en trois étapes successives qui ne seront pas toutes aussi aisément discernables (c’est l’occasion de tester CurTiPot, logiciel très puissant de simulation de courbes de neutralisation 😉 ).

Notons également que la boisson contient au moins (coca diet, zero, pepsi, … contiennent aussi de l’acide citrique conformément à la recette originale du bon Mr Pemberton) un autre acide (l’acide carbonique H2CO3) utilisé pour la gazéification. Celui-ci devrait être préalablement être éliminé pour ne pas interférer avec les mesures. C’est le rôle de l’agitation et du chauffage à reflux préliminaires.

La neutralisation proprement dite se fait par NaOH 0,05 mol.L-1. On ajoute progressivement l’hydroxyde de sodium mL par mL (ou mieux 0,5 mL par 0,5 mL pour plus de précision). A chaque ajout on relève le pH avec un pH-mètre. Les résultats obtenus nous permettront de tracer courbe de neutralisation du polyacide.

Les pKa étant assez différents, on devrait observer théoriquement 3 sauts de pH (le dernier est cependant très peu discernable). On utilise le premier pour évaluer le volume de NaOH utilisé pour obtenir la première neutralisation et calculer la concentration molaire de l’acide phosphorique à partir de la formule CH3PO4.VH3PO4=CNaOH.VNaOH ( ❓ utiliserait-on la même formule si on utilisait la deuxième équivalence ?). Il est à noter que la présence d’acide carbonique et d’acide citrique modifie la courbe de neutralisation mais uniquement après le premier saut de pH qui reste donc, dans tous les cas, exploitable (voir document pdf)

On calcule ensuite la concentration massique de l’acide phosphorique et on compare les résultats obtenus pour les échantillons analysés à la valeur maximum d’acide phosphorique fixée par la loi (0,7 g/l). Le graphique ci-dessous reprend les résultats expérimentaux (attention décarbonatation faible) et une courbe théorique (simulée avec CurTiPot) basée sur les données de composition d’une boisson au cola trouvées ici.

dosage pH-métrique boissons au cola



Téléchargez la fiche labo coca.pdf
Ce document reprend le mode opératoire détaillé ainsi que les résultats obtenus dans des conditions « réelles » (étudiants du secondaire, matériel légèrement amorti 😉 , boissons peu décarbonatées faute de temps




Attention, une manipulation de laboratoire ne peut se faire qu’en connaissance complète des risques encourus et des précautions à prendre.
. Hydroxyde de sodium corrosif



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