Avr 19 2008

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

Publié par le 1:46 dans acide-base,expériences

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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14 nombreuses réponses

14 Responses to “[labo] Dosage d’un polyacide (acide phosphorique dans une boisson au cola)”

  1. BHon 20 Avr 2008 at 9:58

    dit-on décarbonatation ou décarbonication ?

    On trouve ces deux termes (pas très jolis d’ailleurs) mais quel est le bon ?

  2. annie T.on 22 Avr 2008 at 6:38

    Cette manip est interessante … (et je l’ai faite souvent )

    – le dégazage peut se faire à chaud par chauffage à reflux et on peut donc expliquer que les gaz sont moins solubles à chaud qu’à froid … ( rapport avec les bulles qui apparaissent au fond d’une casserole d’eau mise à chauffer bien avant l’ébullition … )
    – on doit aussi pouvoir dégazer par passage d’un courant d’air dans la solution pendant une vingtaine de min. ( je n’ai jamais essayé pour le coca ) on abaisse la pression en dioxyde de carbone au dessus de la solution …. bref explication aussi intéressante …

    – l’acide carbonique n’est finalement pas trop genant dans cette manip car il n’est neutralisé que avec la deuxième acidité de l’acide phosphorique.
    – l’acide citrique semble plus genant …

    – dans le même orgdre d’idée on peut doser l’acide citrique de la limonade dégazée ( par le courant d’air … )

    – petite remarque à propos du dosage de l’acide phosphorique : on nne voit pas le dernier saut de pH … ( pK trop élevé )

  3. pouet-poueton 27 Avr 2008 at 9:55

    Admin, si tu est là,

    Je vient de découvrir ton site (blog), et donc ==>je l’aime bien.

    J’aime le chimie, même si je n’ai pas forcement de bonne note.

    Donc continue.

  4. adminon 27 Avr 2008 at 10:13

    Oui je suis là 😆 et je suis bien heureux que le blog te plaise. J’espère qu’il est susceptible de t’aider.

    Continue d’aimer la chimie et pour les points, je dirais (ça c’est le vieux prof qui parle), peut-être qu’en étudiant un peu plus …

    Courage et merci pour ton commentaire,

    Théo

  5. kamelon 03 Mai 2008 at 10:37

    calcuer PH H2S(0.05M) pka1=7 pka2=13
    calculer PH NaHS(0.01M)

  6. adminon 03 Mai 2008 at 4:12

    Kamel … euh … ton prof m’a demandé de te laisser chercher … un peu 😉

  7. BHon 25 Mai 2008 at 5:54

    C’est tout nouveau …

    Coca-Cola veut éliminer de ses boissons un additif qui peut provoquer l’hyperactivité et peut endommager l’ADN, écrit The Independent on Sunday. Le Coca-Cola Light par exemple ne contiendra plus de benzoate de sodium.

    Le benzoate de sodium, mieux connu en tant que E211, est présent sous sa forme naturelle dans différents fruits, mais est également utilisé de manière nettement plus concentrée pour empêcher les boissons gazeuses de « moisir ».

    http://www.lalibre.be/index.php?view=article&art_id=423510

  8. Aguirreon 16 Nov 2008 at 2:03

    Bien expliqué et clair. Cependant, j’ai un problème avec la manip! Je ne sais pas si c’est un artefact ou une erreur de manipulation (chauffage à reflux pour dégazer) mais le ph de mon coke est de 6.6 après dégazage! Donc je passe à coté du 1er pka….
    J’ai pris le pH du coke normal est c’est aux alentours de 2.4. Je vais essayer sans dégazer mais si tu avais des feedback, j’apprécierais!

  9. adminon 16 Nov 2008 at 2:15

    > Aguirre : un pH de 6,6 juste après dégazage … (très) bizarre … pour ne pas dire « pas possible ».
    Je ne pense pas que l’acide phosphorique subisse une décomposition en dessous de 100°C.
    Donc, réellement, je ne vois pas.

  10. mahaon 29 Nov 2008 at 3:19

    pour qoi on observe pa le dernier sau ?

  11. mahaon 29 Nov 2008 at 3:22

    car le pka est fort

  12. adminon 29 Nov 2008 at 5:28

    maha > vous avez la question et … la réponse.

    (mais pas vraiment l’orthographe :roll: )

  13. annie T.on 01 Déc 2008 at 6:43

    On peut donner une explication qualitative très simpliste du saut de pH à l’équivalence lors d’un dosage d’un acide par une base forte : on est en milieu acide au départ , le pH monte et varie lentement car la base forte ( disons la soude ) est consommée au fur et à mesure … jusqu’à ce qu’il n’y ait plus d’acide alors la soude s’accumule et le milieu est fort basique. Voyons les choses au moment de l’équivalence : la dernière  » lichette » d’acide disparait et la goutte de soude ne trop amène alors un pH basique , il y a un saut … ( sauf si le milieu était déja bien basique ! )

  14. fifion 06 Avr 2013 at 4:03

    bjrr! alors voila je suis ds la merde je dois rendre le corrige de ce tp demain et je suis completement perdue ! je ne sais pas comment rediger ni meme par quoi commencer !! jai besoin daide SVP

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