Institut Paul Lambin Haute Ecole Léonard de Vinci - Travaux pratiques de chimie à l'attention des élèves de - Haute Ecole Léonard De Vinci

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Institut Paul Lambin Haute Ecole Léonard de Vinci - Travaux pratiques de chimie à l'attention des élèves de - Haute Ecole Léonard De Vinci
Haute Ecole Léonard de Vinci
                Institut Paul Lambin
                       Associé à l’Université Catholique de Louvain

       Travaux	
  pratiques	
  de	
  chimie	
  à	
  l’attention	
  des	
  élèves	
  de	
  
                       l’enseignement	
  secondaire.	
  
                                                	
  
	
  
Institut Paul Lambin Haute Ecole Léonard de Vinci - Travaux pratiques de chimie à l'attention des élèves de - Haute Ecole Léonard De Vinci
 
                                       Haute Ecole Léonard de Vinci
                                   Institut Paul Lambin
                                             Associé à l’Université Catholique de Louvain

             Avant-­‐propos	
  :	
  
	
  
               	
  L’Institut	
  Paul	
  Lambin	
  (IPL),	
  membre	
  de	
  la	
  Haute	
  Ecole	
  VINCI,	
  propose	
  des	
  formations	
  de	
  type	
  court	
  
(bachelier)	
  dans	
  cinq	
  disciplines	
  différentes	
  :	
  la	
  chimie,	
  la	
  biologie	
  médicale,	
  la	
  diététique,	
  l’imagerie	
  médicale	
  et	
  
l’informatique	
  de	
  gestion.	
  
	
  
               Le	
  département	
  de	
  chimie	
  de	
  l’IPL	
  possède	
  les	
  infrastructures	
  et	
  l’appareillage	
  nécessaire	
  à	
  la	
  formation	
  
de	
  techniciens	
  chimistes	
  et	
  met	
  depuis	
  plusieurs	
  années	
  ces	
  infrastructures	
  et	
  cet	
  appareillage	
  à	
  disposition	
  des	
  
écoles	
  secondaires	
  qui	
  souhaitent	
  réaliser	
  des	
  travaux	
  pratiques	
  de	
  chimie	
  dans	
  le	
  domaine	
  de	
  la	
  chimie	
  
analytique.	
  
	
  
               Les	
  professeurs	
  intéressés	
  sont	
  dans	
  un	
  premier	
  temps	
  invités	
  à	
  se	
  familiariser	
  aux	
  infrastructures	
  et	
  à	
  
l’utilisation	
  du	
  matériel	
  mis	
  à	
  disposition.	
  Par	
  la	
  suite,	
  ils	
  réalisent	
  sous	
  leur	
  responsabilité	
  et	
  de	
  manière	
  
autonome	
  les	
  manipulations	
  de	
  leur	
  choix	
  avec	
  leurs	
  élèves	
  selon	
  un	
  calendrier	
  à	
  convenir.	
  	
  Un	
  professeur	
  de	
  l’IPL	
  
est	
  toujours	
  présent	
  et	
  disponible	
  pour	
  répondre	
  aux	
  problèmes	
  qui	
  pourraient	
  survenir	
  mais	
  celui-­‐ci	
  n’encadre	
  
pas	
  directement	
  les	
  élèves.	
  
	
  
               Huit	
  analyses	
  chimiques	
  différentes	
  sont	
  proposées	
  (cf.	
  page	
  suivante).	
  Les	
  six	
  premières	
  s’adressent	
  
davantage	
  aux	
  élèves	
  de	
  l’enseignement	
  technique	
  et	
  de	
  qualification	
  (environ	
  12	
  élèves	
  maximum	
  en	
  binôme)	
  et,	
  
les	
  deux	
  dernières,	
  aux	
  élèves	
  de	
  l’enseignement	
  général	
  (environ	
  24	
  élèves	
  maximum	
  en	
  binôme).	
  
               	
  
               La	
  participation	
  financière	
  demandée	
  aux	
  écoles	
  pour	
  couvrir	
  les	
  frais	
  de	
  matériel	
  et	
  la	
  consommation	
  des	
  
produits	
  est	
  de	
  2,5	
  euros	
  par	
  élève	
  (un	
  minimum	
  de	
  35	
  euros	
  est	
  demandé	
  par	
  demi-­‐journée	
  et	
  par	
  type	
  d’analyse,	
  
quel	
  que	
  soit	
  le	
  nombre	
  d’étudiants	
  impliqués).	
  
               	
  
               Durée	
  	
  des	
  ateliers:	
  	
  
               3	
  heures	
  /	
  analyse	
  
               	
  
               Lieu	
  :	
  	
  
               Institut	
  Paul	
  Lambin,	
  
               Laboratoires	
  A222	
  et	
  A223,	
  
               43	
  Clos	
  Chapelle-­‐aux-­‐Champs,	
  1200	
  –	
  Bruxelles,	
  	
  
               à	
  proximité	
  du	
  métro	
  ligne	
  1B	
  (station	
  Alma).	
  

             Renseignements	
  et	
  inscriptions	
  :	
  
             Daniel	
  Legendre	
  
             daniel.legendre@vinci.be	
  
             02-­‐764	
  46	
  72	
  
	
  
                                                                                                                                                                          2.
Institut Paul Lambin Haute Ecole Léonard de Vinci - Travaux pratiques de chimie à l'attention des élèves de - Haute Ecole Léonard De Vinci
Analyses	
  :	
  
	
  
1.	
  Dosage	
  du	
  contenu	
  en	
  alcool	
  d’une	
  boisson	
  par	
  Chromatographie	
  en	
  Phase	
  Gazeuse	
  (GC-­‐FID)	
  
Le	
  dosage	
  est	
  réalisé	
  en	
  établissant	
  une	
  droite	
  d’étalonnage	
  à	
  l’aide	
  de	
  solutions	
  étalons	
  d’éthanol	
  de	
  
concentration	
  connue	
  et	
  d’un	
  standard	
  interne,	
  le	
  butan-­‐1-­‐ol.	
  
	
  
2.	
  Dosage	
  du	
  toluène	
  dans	
  l’essence	
  par	
  Chromatographie	
  en	
  Phase	
  Gazeuse	
  (GC-­‐FID)	
  
Le	
  dosage	
  est	
  réalisé	
  en	
  établissant	
  une	
  droite	
  d’étalonnage	
  à	
  l’aide	
  de	
  solutions	
  étalons	
  de	
  toluène	
  de	
  
concentration	
  connue	
  et	
  d’un	
  standard	
  interne,	
  le	
  nonane.	
  
	
  
3.	
  Identification	
  et	
  dosage	
  du	
  principe	
  actif	
  d’un	
  médicament	
  par	
  HPLC	
  
Le	
  principe	
  actif	
  d’un	
  médicament	
  est	
  identifié	
  par	
  son	
  temps	
  de	
  rétention	
  et	
  dosé	
  en	
  établissant	
  une	
  droite	
  
d’étalonnage	
  à	
  l’aide	
  de	
  solutions	
  étalons	
  du	
  principe	
  actif	
  de	
  concentration	
  connue	
  et	
  d’un	
  standard	
  interne,	
  la	
  
phénacétine.	
  
	
  
                                         +        +
4.	
  Dosage	
  des	
  ions	
  Na 	
  	
  et	
  K 	
  dans	
  une	
  eau	
  minérale	
  par	
  photométrie	
  de	
  flamme	
  
                  +              +
Les	
  ions	
  Na 	
  	
  et	
  K 	
  sont	
  dosés	
  en	
  établissant	
  une	
  droite	
  d’étalonnage	
  à	
  l’aide	
  de	
  solutions	
  étalons	
  contenant	
  des	
  
concentrations	
  connues	
  en	
  NaCl	
  et	
  KCl.	
  
	
  
5.	
  Dosage	
  du	
  fer	
  par	
  titrage	
  potentiométrique	
  
                              2+
Le	
  titrage	
  du	
  Fe 	
  est	
  réalisé	
  à	
  l’aide	
  d’une	
  solution	
  de	
  dichromate	
  de	
  potassium	
  de	
  concentration	
  connue	
  en	
  
utilisant	
  une	
  électrode	
  de	
  référence	
  au	
  calomel	
  et	
  une	
  électrode	
  indicatrice	
  de	
  platine.	
  
	
  
6.	
  Dosage	
  de	
  deux	
  composés	
  organiques	
  par	
  spectroscopie	
  infrarouge	
  
-­‐	
  Les	
  composés	
  dosés	
  sont	
  la	
  cyclohexanone	
  et	
  le	
  DMF.	
  Dans	
  un	
  premier	
  temps,	
  les	
  spectres	
  IR	
  de	
  ces	
  composés	
  
sont	
  pris	
  et	
  analysés.	
  Le	
  dosage	
  se	
  fait	
  ensuite	
  sur	
  base	
  du	
  pic	
  d’absorption	
  du	
  carbonyle	
  de	
  ces	
  composés	
  en	
  
établissant	
  une	
  droite	
  d’étalonnage	
  à	
  l’aide	
  de	
  solutions	
  étalons	
  contenant	
  des	
  concentrations	
  connues	
  en	
  
cyclohexanone	
  et	
  en	
  DMF.	
  
	
  
7.	
  Dosages	
  pH-­‐métriques	
  
Un	
  acide	
  fort	
  (HCl)	
  et	
  un	
  acide	
  faible	
  (vitamine	
  C	
  dans	
  une	
  gélule)	
  sont	
  dosés	
  par	
  titrage	
  pH-­‐métrique.	
  
	
  
8.	
  Dosage	
  de	
  la	
  vitamine	
  C	
  par	
  titrage	
  redox.	
  
La	
  vitamine	
  C	
  contenue	
  dans	
  un	
  jus	
  de	
  fruits	
  est	
  dosée	
  par	
  titrage	
  iodométrique.	
  
	
  
                                                                                                                                                                                 3.
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Haute Ecole Léonard de Vinci
                    Institut Paul Lambin
                    Associé à l’Université Catholique de Louvain

       Travaux	
  pratiques	
  de	
  chimie	
  à	
  l’attention	
  des	
  élèves	
  
                    de	
  l’enseignement	
  secondaire	
  
	
  
                        Modes	
  opératoires	
  
	
  
                                                                                       4.
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Table	
  des	
  matières.	
  
_________________________________________________________________________

1.	
  Dosage	
  de	
  l’éthanol	
  dans	
  des	
  boissons	
  alcoolisées	
  par	
  GC-­FID........................................ 7	
  
     1.1.	
  Matériel	
  et	
  produits............................................................................................................................... 7	
  
     1.2.	
  Préparation	
  des	
  étalons	
  et	
  de	
  l’échantillon	
  à	
  analyser ............................................................. 7	
  
     1.3.	
  Etalonnage	
  et	
  analyse	
  de	
  l’inconnue................................................................................................ 8	
  
     1.4.	
  Exemple	
  de	
  chromatogramme .........................................................................................................10	
  
     1.5.	
  Exemple	
  d’étalonnage.........................................................................................................................10	
  
2.	
  Dosage	
  du	
  toluène	
  dans	
  l’essence	
  par	
  GC-­FID......................................................................11	
  
     2.1.	
  Matériel	
  et	
  produits.............................................................................................................................11	
  
     2.2.	
  Analyse	
  qualitative	
  de	
  l'essence......................................................................................................11	
  
     2.3.	
  Dosage	
  du	
  toluène	
  dans	
  l'essence...................................................................................................12	
  
     2.4.	
  Chromatogramme	
  de	
  référence ......................................................................................................14	
  
     2.5.	
  Exemple	
  d’étalonnage.........................................................................................................................15	
  
3.	
  Identification	
  et	
  dosage	
  du	
  principe	
  actif	
  d’un	
  médicament	
  par	
  HPLC. ......................16	
  
     3.1.	
  Matériel	
  et	
  produits.............................................................................................................................16	
  
     3.2.	
  Principes	
  actifs	
  dosés	
  et	
  standard	
  interne...................................................................................16	
  
     3.3.	
  Contrôle	
  d’une	
  pipette	
  automatique	
  de	
  1,000	
  ml......................................................................17	
  
     3.4.	
  Préparation	
  des	
  solutions .................................................................................................................17	
  
     3.5.	
  Etalonnage	
  et	
  analyse	
  de	
  l’inconnue..............................................................................................18	
  
     3.6.	
  Exemple	
  de	
  chromatogramme .........................................................................................................19	
  
     3.7.	
  Exemple	
  d’étalonnage.........................................................................................................................20	
  
     3.8.	
  Volume	
  occupé	
  par	
  1,0000	
  g	
  d’eau	
  à	
  différentes	
  températures...........................................20	
  
4.	
  Dosage	
  des	
  ions	
  Na+	
  et	
  K+	
  dans	
  une	
  eau	
  minérale	
  par	
  photométrie	
  de	
  flamme.......21	
  
     4.1.	
  Matériel	
  et	
  produits.............................................................................................................................21	
  
     4.2.	
  Préparation	
  des	
  étalons	
  et	
  de	
  l’échantillon.................................................................................21	
  
     4.3.	
  Etalonnage	
  et	
  analyse	
  de	
  l’inconnue..............................................................................................22	
  
5.	
  Dosage	
  du	
  fer	
  par	
  titrage	
  potentiométrique ........................................................................24	
  
     5.1.	
  Matériel	
  et	
  produits.............................................................................................................................24	
  
     5.2.	
  Préparation	
  des	
  solutions	
  de	
  travail .............................................................................................24	
  
     5.3.	
  Schéma	
  du	
  montage.............................................................................................................................25	
  
     5.4.	
  Dosage	
  de	
  la	
  solution	
  de	
  fer ..............................................................................................................25	
  
     5.5.	
  Exemple	
  de	
  courbe	
  de	
  titrage...........................................................................................................26	
  
6.	
  Dosage	
  d’un	
  mélange	
  cyclohexanone/	
  diméthylformamide	
  (DMF)	
  par	
  
spectroscopie	
  infrarouge.................................................................................................................27	
  
     6.1.	
  Matériel	
  et	
  produits.............................................................................................................................27	
  
     6.2.	
  Enregistrement	
  des	
  spectres	
  IR	
  des	
  produits	
  purs...................................................................28	
  
     6.3.	
  Etalonnage	
  et	
  analyse	
  de	
  l’inconnue..............................................................................................28	
  
     6.4.	
  Exemple	
  d’étalonnage.........................................................................................................................30	
  
7.	
  Dosage	
  d’un	
  acide	
  fort	
  et	
  d’un	
  acide	
  faible	
  par	
  titrage	
  pH-­métrique. ..........................31	
  
     7.1.	
  Matériel	
  et	
  produits.............................................................................................................................31	
  
     7.2.	
  Dosage	
  d’une	
  solution	
  d’acide	
  chlorhydrique ............................................................................32	
  
     7.3.	
  Dosage	
  de	
  la	
  vitamine	
  C	
  contenue	
  dans	
  une	
  gélule...................................................................34	
  
8.	
  Dosage	
  de	
  la	
  vitamine	
  C	
  dans	
  les	
  jus	
  de	
  fruits	
  par	
  titrage	
  iodométrique. ..................37	
  
     8.1.	
  Matériel	
  et	
  produits.............................................................................................................................37	
  
     8.2.	
  Dosage	
  de	
  la	
  vitamine	
  C ......................................................................................................................38	
  

                                                                                                                                                                        5.
Institut Paul Lambin Haute Ecole Léonard de Vinci - Travaux pratiques de chimie à l'attention des élèves de - Haute Ecole Léonard De Vinci
Annexes .................................................................................................................................................40	
  
  Annexe	
  1.	
  Mode	
  d’emploi	
  de	
  la	
  micro-­seringue	
  GC ...........................................................................40	
  
  Annexe	
  2.	
  Procédure	
  d'analyse	
  sur	
  GC	
  (appareil	
  GC	
  N°	
  6)..............................................................41	
  
  Annexe	
  3.	
  Utilisation	
  des	
  intégrateurs. .................................................................................................42	
  

                                                                                                                                                           6.
Institut Paul Lambin Haute Ecole Léonard de Vinci - Travaux pratiques de chimie à l'attention des élèves de - Haute Ecole Léonard De Vinci
1. Dosage de l’éthanol dans des boissons alcoolisées par GC-FID

_____________________________________________________________________________________

1.1. Matériel et produits

Matériel individuel (ou binôme):
1 erlen de 100 ml
1 berlin de 100 ml
1 ballon jaugé de 100 ml + bouchon
1 entonnoir+ filtre plissé
1 pipette Pasteur + poire
1 pipette jaugée de 5, 10, 20 et 25 ml
1 propipette
4 flacons de 50 ml + bouchons
1 seringue GC

Produits :
Solution stock d’éthanol (solution A, 5 g/100 ml d’éthanol)
Solution stock de butan-1-ol (solution B, environ 5 g/100 ml de butan-1-ol)
Les concentrations exactes sont indiquées sur les flacons.

1.2. Préparation des étalons et de l’échantillon à analyser

Préparation des étalons

Les étalons sont préparés à partir des solutions d’éthanol et de butan-1-ol fournies

                                                                                       7.
Institut Paul Lambin Haute Ecole Léonard de Vinci - Travaux pratiques de chimie à l'attention des élèves de - Haute Ecole Léonard De Vinci
Dans 4 flacons bouchés introduire les volumes suivants à la pipette jaugée :

 1        10 ml de A            30 ml de B

 2        20 ml de A            20 ml de B

 3        25 ml de A            15 ml de B

 4        30 ml de A            10 ml de B

Homogénéiser les mélanges.

Préparations de l’échantillon à analyser

Filtrer les boissons gazeuses et la bière deux fois à l’aide d’un entonnoir en verre et d’un filtre en
papier plissé.

Dans un jaugé de 50 ml , ajouter à la pipette jaugée 20 ml de solution B et un volume précis de la
boisson choisie (cf. ci-dessous). Mettre au trait de jauge avec de l’eau.

- Pour la bière (∼5%), doser 25 ml (prélever à la pipette jaugée)

- Pour le vin (∼12%), doser 10 ml (prélever à la pipette jaugée).

- Pour les alcools secs (∼40%), doser 3 ml (prélever à la pipette automatique).

1.3. Etalonnage et analyse de l’inconnue

Conditions d’analyse :
Éluant : azote (N2)
Phase stationnaire : polydiméthylsiloxane (phase liquide immobilisée sur les parois internes d'un
capillaire).
Programmation en température : 50 °C (mode isotherme).

Injecter 1 µl de chacune des 4 solutions étalons ainsi que 1 µl de la solution de boisson
(l’utilisation de la micro-seringue et de la GC est décrite dans les annexes 1 à 3).

Compléter les tableaux ci-dessous : calculer les concentrations des différents étalons, reporter les
surfaces lues sur les chromatogrammes, calculer les rapports de surface.

Etalons    [éthanol] en g/100ml [butan-1-ol] en g/100ml [éthanol] / [butan-1-ol]
   1
   2
   3
   4

                                                                                                    8.
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Etalons    Surface pic éthanol Surface pic butan-1-ol Séthanol / Sbutan-1-ol
       1
       2
       3
       4

    Etablir la droite d’étalonnage en portant le rapport des surfaces en fonction du rapport des
    concentrations.

    Pour le chromatogramme de la boisson, calculer le rapport des surfaces des pics de l’éthanol sur
    celui du butan-1-ol.

    Reporter sur le graphique le rapport de surface pour la boisson et en déduire le rapport des
    concentrations, qui correspond aussi au rapport des masses dissoutes dans la préparation de
    l’échantillon. Appelons ce rapport Y :

                   masse (inconnue) d'éthanol
    Y =
          masse (connue) de standard interne (butan -1- ol)

    La masse d’éthanol présente dans le volume prélevé de boisson (3, 10 ou 25 ml) peut donc être
    facilement calculée puisque la masse dissoute de standard interne est connue.
€   Calculer ensuite la masse d’éthanol par 100 ml de boisson.
    Enfin, connaissant la densité de l’éthanol (0,789 g/ml), calculer la concentration en ml d’éthanol
    pur par 100 ml de boisson (ce qui correspond aux ‘degrés’ indiqués sur la bouteille).

                                                                                                     9.
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1.4. Exemple de chromatogramme

1.5. Exemple d’étalonnage

                                 10.
2. Dosage du toluène dans l’essence par GC-FID

_____________________________________________________________________________________

2.1. Matériel et produits

Matériel individuel (ou binôme):
6 tubes à essais + portoir
1 pipette automatique 1 ml + pointes jetables
1 pipette graduée de de 5 ml et de 10 ml + propipette
2 pipettes Pasteur + poire
1 jaugé de 50 ml
1 seringue GC

Produits :
Essence, indice d’octane 95 ou 98
n-Pentane
Toluène
Nonane

2.2. Analyse qualitative de l'essence

Le but de cette analyse est d'observer les différents constituants de l'essence commerciale et
d’identifier certains produits, dont le toluène, à l'aide d’un chromatogramme de référence.

Pour cette analyse, l’essence est diluée dans du n-pentane.

- Solution A : dans un tube à essais, introduire 0,5 ml d'essence (pipette automatique) et 5 ml de
n-pentane (pipette graduée), homogénéiser. Il s’agit d’un mélange qualitatif, les volumes ne
doivent pas être mesurés avec une grande précision.

                                                                                                 11.
Conditions d’analyse:
Éluant : azote (N2)
Phase stationnaire : polydiméthylsiloxane (phase liquide immobilisée sur les parois internes d'un
capillaire).
Programmation en température : 5 min à 40°C suivi d’un gradient de 5°C/minute jusqu’à une
température finale de 110°C.

Injectez 1 µl de la solution A (l’utilisation de la micro-seringue et de la GC est décrite dans les
annexes 1 à 3).

2.3. Dosage du toluène dans l'essence.

Le standard interne choisi pour ce dosage est le n-nonane.

- Solution B : dans un jaugé de 50 ml, peser avec précision environ 1,000 g de n-nonane (pipette
Pasteur), porter au trait à l'aide de n-pentane et homogénéiser.

- Solution C : dans un tube à essais, introduire 1 ml d'essence (pipette automatique) et 10 ml de
solution B (pipette graduée), homogénéiser.

Conditions d’analyse:
Éluant : azote (N2)
Phase stationnaire : polydiméthylsiloxane (phase liquide immobilisée sur les parois internes d'un
capillaire).
Programmation en température : 5 min à 40°C suivi d’un gradient de 5°C/minute jusqu’à une
température finale de 110°C.

Injecter 1 µl de la solution C.

Identifier le pic correspondant au n-nonane par comparaison avec le chromatogramme obtenu
lors de l’analyse qualitative.

Etalonnage et analyse de l’inconnue

- Solution D : dans un jaugé de 50 ml, peser 1,000 g de toluène (pipette Pasteur) et porter au trait
à l'aide de n-pentane.

Dans des tubes à essais, préparer les mélanges suivants :

            ml D       ml B       [toluène] g/100 ml      [n-nonane] g/100 ml      [toluène] / [n-nonane]
    1         1         9
    2         2         8
    3         4         6
    4         6         4
    5         8         2

                                                                                                  12.
Conditions d’analyse:
    Éluant : azote (N2)
    Phase stationnaire : polydiméthylsiloxane (phase liquide immobilisée sur les parois internes d'un
    capillaire).
    Programmation en température : 70°C (mode isotherme).

    Injecter 1 µl des solutions 1 à 5.

    Reporter dans le tableau ci-dessous les surfaces lues sur le chromatogramme des pics
    correspondant au toluène et au n-nonane et calculer le rapport des surfaces.

              Surface pic toluène        Surface pic n-nonane          S toluène / S n-nonane
      1
      2
      3
      4
      5

    Etablir la droite d’étalonnage en portant le rapport des surfaces en fonction du rapport des
    concentrations.

    Sur base de l’analyse quantitative de l’essence (cf. 2.2), calculer le rapport des surfaces des pics
    du toluène et du n-nonane.
    Reporter sur le graphique ce rapport et en déduire le rapport des concentrations.
    Appelons ce rapport Y :

                  concentration (inconnue) en toluène
    Y =
          concentration (connue) en standard interne (n - nonane)

    La concentration en toluène dans la solution C qui a servi à l’analyse de l’essence peut donc être
    calculée aisément.
€   Pour connaître la concentration réelle du toluène dans l’essence il faut encore tenir compte de la
    dilution de l’essence dans la solution C.

    Remarque : On peut utiliser le même étalonnage pour estimer la concentration en benzène dans
    l’essence.

    ! Les solutions sont à jeter dans le bidon de récupération « solvants non chlorés ».

                                                                                                      13.
2.4. Chromatogramme de référence

                                   14.
2.5. Exemple d’étalonnage

                            15.
3. Identification et dosage du principe actif d’un médicament par HPLC.

_____________________________________________________________________________________

3.1. Matériel et produits

Matériel individuel (ou binôme):
1 pipette automatique de 1 ml + pointes jetables
1 berlin de 50 ml
2 jaugés de 25 ml
5 tubes à essais + portoir
1 seringue HPLC

Produits :
Solution de paracétamol dans l’acétonitrile = solution A
Solution d’acide acétylsalicylique (aspirine) dans l’acétonitrile = solution B
Solution de phénacétine dans l’acétonitrile = solution C
La concentration exacte des solutions est indiquée sur les flacons (environ 100 mg/ 100 ml).
Mélange eau/ acétonitrile 70/30
Eluant : 30% d’acétonitrile (CH3CN), 70% d’eau + 2% d’acide acétique (CH3COOH)

3.2. Principes actifs dosés et standard interne

Principes actifs envisagés

    Acide acétylsalicylique (aspirine)              Paracetamol (Dafalgan)

                                                                                               16.
Standard interne (SI):

                  Phénacétine

3.3. Contrôle d’une pipette automatique de 1,000 ml

Peser 5 fois 1,000 ml d’eau déminéralisée délivrés par la pipette automatique utilisée.
Calculer le volume correspondant à la pesée (grâce à la densité de l’eau à la température du jour,
cf. table page 23).
Calculer le volume moyen obtenu et comparer à la valeur attendue :

                           volume moyen (ml) − 1 ml
Erreur sur la moyenne =                             x 100
                                    1 ml

qui doit être inférieur à 1 % (en valeur absolue)
              € l’écart relatif afin d’évaluer la dispertion des résultats (précision) :
Calculer également

                  volume maximum (ml) − volume mininum (ml)
Ecart relatif =                                             x 100
                             volume moyen (ml)

qui doit être inférieur à 1%
    €
3.4. Préparation des solutions

Dilution du paracétamol.
Prélever 1000 µl (à l’aide de la pipette automatique) de la solution A et transférer dans un ballon
jaugé de 25 ml. Porter à 25 ml à l’aide de solvant (mélange d’eau 70% et d’acétonitrile 30%) en
portant au trait à l’aide de la pipette automatique. Calculer la concentration de cette solution (=
solution D).

Dilution de la phénacétine (standard interne, SI).
Prélever 1000 µl (à l’aide de la pipette automatique) de la solution C et transférer dans un ballon
jaugé de 25 ml. Porter à 25 ml à l’aide de solvant (mélange d’eau 70% et d’acétonitrile 30%) en
portant au trait à l’aide de la pipette automatique. Calculer la concentration de cette solution (=
solution E).

                                                                                                17.
Préparation des étalons.
Préparer les étalons comme indiqué dans le tableau ci-dessous.
Bien homogénéiser le contenu des tubes (au vortex).

   Étalons    Volume de solution D         Volume de solution B            Volume de solution E
                 (paracétamol)            (acide acétylsalicylique)           (phénacétine)

      1               200 µl                       200 µl                         600 µl
      2               300 µl                       300 µl                         400 µl
      3               350 µl                       350 µl                         300 µl
      4               400 µl                       400 µl                         200 µl

Dilution de l’inconnue.
Dans un flacon, mettre à la pipette automatique 600 µl d’inconnue et 400 µl de solution E
(standard interne). Homogénéiser.

3.5. Etalonnage et analyse de l’inconnue

Conditions de la chromatographie :

Éluant : 30% d’acétonitrile (CH3CN), 70% d’eau + 2% d’acide acétique (CH3COOH).
Débit 1 ml/min.
Phase stationnaire : C18, particules de 3,5 ou 5 µm.
Détecteur UV : longueur d’onde 254 nm, sensibilité 0,5 AUFS.

Injections :
Chaque chromatographie dure environ 7 min. Il faut commencer à injecter les solutions dès que
possible.

Injecter successivement :
25 µl des solutions D, B et E (permettant d’identifier les composés par leur temps de rétention).
25 µl des 4 étalons et 25 µl de la solution inconnue diluée.

Compléter les tableaux ci-dessous : calculer les concentrations des étalons, reporter les surfaces
lues sur les chromatogrammes, calculer les rapports de surface.

           Concentration       Concentration                                                Conc. en
                                                  Concentration       Conc. en para /
Étalons   en para en mg /      en aspirine en                                           aspirine/ conc en
                                                 en SI en mg / ml      conc. en SI
                ml                mg / ml                                                      SI
  1

  2

  3

  4

                                                                                                            18.
Étalons     Surface pic para   Surface pic aspirine   Surface pic SI   Sasp / SSI         SPara / SSI

  1

  2

  3

  4

Etablir la droite d’étalonnage en portant le rapport des surfaces en fonction du rapport des
concentrations.

Sur base du chromatogramme de la solution inconnue diluée, déterminer la nature du principe
actif présent dans l’inconnue et calculer le rapport des surfaces du pic du principe actif sur celui
du SI.

Reporter sur la droite d’étalonnage le rapport des surfaces pour la solution inconnue diluée et en
déduire le rapport des concentrations. Appelons ce rapport Y.

      Y =

La concentration du standard interne dans la solution inconnue diluée est aisément calculable
(400 µl de solution E portés à 1000 µl).

Déduire la concentration en médicament dans l’inconnue diluée.
Un dernier calcul qui tient compte de la dilution de l’inconnue doit donc encore être fait pour
obtenir la concentration du médicament dans la solution reçue non diluée.

3.6. Exemple de chromatogramme

                                                                        Paramètres de l’intégrateur :
                                                                        width 5,
                                                                        att 2,
                                                                        min area 1000,
                                                                        speed 10,
                                                                        stop time 10 min
                                                                        slope : faire le S-test (shift down S-
                                                                        test enter)

                                                                                                         19.
3.7. Exemple d’étalonnage

3.8. Volume occupé par 1,0000 g d’eau à différentes températures

                      Volume (ml)
Température, T (°C)
                      At T                Corrected to 20°C
10                    1.0013              1.0016
11                    1.0014              1.0016
12                    1.0015              1.0017
13                    1.0016              1.0018
14                    1.0018              1.0019
15                    1.0019              1.0020
16                    1.0021              1.0022
17                    1.0022              1.0023
18                    1.0024              1.0025
19                    1.0026              1.0026
20                    1.0028              1.0028
21                    1.0030              1.0030
22                    1.0033              1.0032
23                    1.0035              1.0034
24                    1.0037              1.0036
25                    1.0040              1.0037
26                    1.0043              1.0041
27                    1.0045              1.0043
28                    1.0048              1.0046
29                    1.0051              1.0048
30                    1.0054              1.0052

                                                                   20.
4. Dosage des ions Na+ et K+ dans une eau minérale par photométrie de
flamme

_____________________________________________________________________________________

4.1. Matériel et produits

Matériel individuel (ou binôme):
1 berlin de 100 ml
7 jaugés de 100 ml
1 pipette jaugée de 10 ml + propipette
1 burette graduée de 25 ml
7 tubes à essais + portoir

Produits :
NaCl solide (MM 58,44)
KCl solide (MM 74,55)

4.2. Préparation des étalons et de l’échantillon.

Préparation des étalons

Peser exactement environ 0,25 g de NaCl et 0,20 g de KCl dans un même récipient (berlin).
Dissoudre les deux sels dans un peu d’eau et porter à 100 ml dans un ballon jaugé (= solution
A).

Diluer la solution A exactement 10 fois à l’aide d’une pipette jaugée de 10 ml et d’un ballon
jaugé de 100 ml (= solution B).

Remplir une burette avec la solution B et préparer 5 jaugés de 100 ml (bien les rincer à l’eau
déminéralisée).

Introduire dans chaque jaugé, le volume de solution B indiqué dans le tableau ci-dessous et
compléter avec de l’eau déminéralisée jusqu’au trait de jauge. Bien homogénéiser.

                                                                                                 21.
Calculer les concentrations en Na+ et K+ des différents étalons.

                  Volume en ml      Concentration en Na    Concentration en K dans
    Étalons
                  de solution B     dans le jaugé (ppm)        le jaugé (ppm)
       1                 2

       2                 4

       3                 6

       4                 8

       5                10

Préparation de l’échantillon / analyse d’une eau minérale en bouteille

Sur l’étiquette de l’eau minérale à analyser, se trouve la concentration en Na et K. Si celles-ci
sont plus élevées que les concentrations maximales de l’étalonnage, procéder à une dilution
appropriée de cette eau avec de l’eau déminéralisée.

4.3. Etalonnage et analyse de l’inconnue

La photométrie de flamme est une méthode très sensible qui demande beaucoup de soin tant dans
la préparation des solutions que lors de la mesure elle-même.

N.B. : Mise en route de l'appareil 10 minutes avant les premières mesures.

Vérifier le débit de l'appareil (cylindre gradué rempli d’eau + chronomètre) et la stabilité de la
flamme. Le débit doit rester constant tout au long du dosage.

Procéder aux mesures :

- Transférer les solutions dans des tubes à essais.

- Régler le filtre pour la mesure du Na.
- Régler le zéro sur l’eau déminéralisée et le 100 sur la solution la plus concentrée.
- Passer toutes les solutions étalons successivement et noter les intensités de lumière émises.
- Faire aspirer enfin la boisson (telle quelle ou diluée suivant le cas).

- Régler le filtre pour la mesure du K.
- Régler le zéro sur l’eau déminéralisée et le 100 sur la solution la plus concentrée.
- Passer toutes les solutions étalons successivement et noter les intensités de lumière émises.
- Faire aspirer enfin la boisson (telle quelle ou diluée suivant le cas).

Pour plus de précision, les séries de mesures peuvent être répétées une ou deux fois. Dans ce cas,
les valeurs moyennes des intensités de lumière seront calculées pour les étalons et l’échantillon à
analyser.

                                                                                                     22.
Étalons      Signal Na mesuré          Signal K mesuré

      1

      2

      3

      4

      5

Porter en graphique les intensités (ou intensités moyennes si plusieurs mesures ont été réalisées)
des étalons en fonction de leurs concentrations exprimées en ppm de Na et de K (deux droites).
Ne pas oublier le point « 0,0 ».

En portant les intensités mesurées pour le Na et le K de l’eau minérale (ou de sa solution diluée)
sur le graphique, on trouve les concentrations recherchées en Na ou K.

                                                                                                23.
5. Dosage du fer par titrage potentiométrique
_________________________________________________________________________

               6 Fe2+ + Cr2O7 2- + 14 H+                 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2O

5.1. Matériel et produits

Matériel individuel (ou binôme):
1 berlin de 100 ml
1 berlin de 250 ml
1 pipette pasteur + poire
2 jaugés de 100 ml
1 pipette jaugée de 10 ml et de 25 ml + propipette
1 burette graduée de 25 ml (1/10)
1 électrode au calomel
1 électrode de platine
1 potentiomètre
1 agitateur magnétique + bareau

Produits :
Solution stock de K2Cr2O7 (environ 0,0200 M).
La concentration exacte est indiquée sur le flacon.
Solution stock de Fe2+ (environ 0,1000 M).
La concentration exacte est à déterminer par titrage.
Solution 1M en H2SO4

5.2. Préparation des solutions de travail

- Solution de K2Cr2O7 :
Diluer précisément la solution stock 10 fois par H2SO4 1M (préparer 100 ml). Le ballon jaugé est
                                                                                             24.
rempli avec l’acide sulfurique jusqu’à quelque distance du trait de jauge, ensuite il est complété
avec de l’eau déminéralisée à la pissette.

- Solution inconnue de Fe2+:
Diluer précisément la solution stock 10 fois avec de l’eau dans un ballon jaugé (préparer 100
ml).

5.3. Schéma du montage

                                          Sol K2Cr2O7       (2 10-3M)

                Electrode au
                                             Electrode Pt
                Calomel

                               Sol Fe2+                       Potentiomètre

5.4. Dosage de la solution de fer

Préparer une burette remplie de la solution diluée en K2Cr2O7.
Prélever exactement 25 ml (pipette jaugée) de solution de Fe+2 et transvaser dans un berlin de
250 ml.

Titrer la solution inconnue en n’oubliant pas d’ajouter un barreau magnétique et en veillant à
bien homogénéiser la solution en cours de titrage. Noter les valeurs des différences de potentiel
après chaque ajout d’agent titrant Le premier titrage sera établi par des ajouts systématiques de 1
ml.

Tracer le graphique expérimental obtenu (différence de potentiel en fonction du volume de
titrant) sur papier millimétré et déterminer la position approximative du point d’équivalence.

Recommencer le même titrage en espaçant les mesures au début et à la fin du titrage, mais par
0,2 ml aux alentours du volume de l’équivalence (de 2 ml avant à 2 ml après).

Tracer à nouveau le graphique expérimental sur papier millimétré et déterminer la position
précise du point d’équivalence.

Grâce au volume à l’équivalence de solution de K2Cr2O7 de concentration exactement connue,
calculer la concentration en Fe2+ de la solution inconnue diluée de fer.

Déchets

Les solutions contenant du chrome ne peuvent pas être jetées à l’évier. Les verser dans le
bidon de récupération prévu à cet effet.

                                                                                                 25.
5.5. Exemple de courbe de titrage

  vol K2Cr2O7 (ml)   E (mV)   Vol K2Cr2O7 (ml)   ΔE/ΔV

                0       321
                1       350               0,5      29,0
                2       370               1,5      20,0
                3       380               2,5      10,0
                5       394                 4       7,0
               10       418               7,5       4,8
               15       442              12,5       4,8
               17       457                16       7,5
               18       465              17,5       8,0
               19       477              18,5      12,0
             19,5       486             19,25      18,0
               20       498             19,75      24,0
             20,2       512              20,1      70,0
             20,5       525             20,35      43,3
             20,6       542             20,55     170,0
             20,7       562             20,65     200,0
 Equivalence 20,8       595             20,75     330,0
             20,9       604             20,85      90,0
               21       617             20,95     130,0
             21,5       638             21,25      42,0
               22       647             21,75      18,0
               25       680              23,5      11,0

                                                    Dérivée première   ↓ équivalence

                                                                           26.
6. Dosage d’un mélange cyclohexanone/ diméthylformamide (DMF) par
spectroscopie infrarouge
____________________________________________________________________________

Comme en spectroscopie UV-visible, la relation de Lambert-Beer est applicable dans le domaine
de l'infra-rouge.

A = absorbance ; ε = coefficient d'absorptivité molaire ;
C = concentration (mol/L) du composé analysé

Idéalement, le composé dosé présentera un pic d'absorbance bien isolé et suffisamment intense.

L’objectif de la manipulation est de déterminer :

- le coefficient d'absorptivité molaire de la liaison carbonyle de deux liquides : DMF et
cyclohexanone.

- la composition d'un échantillon (DMF + cyclohexanone) à l'aide des coefficients d'absorptivité
molaire déterminés.

6.1. Matériel et produits

Matériel individuel (ou binôme):
6 tubes rodés + bouchons + portoir
1 pipette automatique de 1 ml + pointes jetables
1 pipette graduée à piston de 10 ml
1 cellule de mesure pour spectre en film
1 cellule de mesure à épaisseur fixe

Produits :
Cyclohexane
N,N-diméthylformamide (DMF)
Cyclohexanone
Solution stock de DMF et de cyclohexanone dans du cyclohexane (environ 2g/l et 5 g/l,
                                                                                              27.
respectivement – la concentration exacte est indiquée sur le flacon)
Dichlorométhane

6.2. Enregistrement des spectres IR des produits purs

Utilisation des pastilles rondes de KBr.
! Les cellules de KBr sont hygroscopiques : éviter tout contact avec les doigts ou avec l'eau et les
alcools légers (méthanol, éthanol, propanol). Conserver les cellules de KBr dans un dessiccateur.
Après utilisation, nettoyer immédiatement les fenêtres rondes avec du CH2Cl2 sec (imbiber un
papier absorbant) et les remettre dans le dessicateur.

Mesures.
Enregistrer dans un premier temps le BACKGROUND (spectre de l’air) en ne plaçant aucune
cellule dans l’appareil (balayage entre 400 et 4000 cm-1)

Prendre ensuite le spectre en film des produits à l’état pur entre deux pastilles de KBr:
cyclohexane, cyclohexanone et DMF :
-Prendre deux pastilles de KBr et nettoyer leurs surfaces à l’aide de CH2Cl2.
-Déposer à la surface d’une des deux pastilles une goutte de produit à analyser.
-Recouvrir à l’aide de la deuxième pastille et monter les deux pastilles dans une cellule.
-Enregistrer le spectre.

Repérer la bande C=O des composés à doser et déterminer le nombre d’onde pour lequel
l’absorption est maximale.

6.3. Etalonnage et analyse de l’inconnue

Les solutions étalons sont préparées à partir d’une solution stock de cyclohexanone et de DMF
dans du cyclohexane (= solution A).

Préparer les solutions nécessaires à l’étalonnage comme indiqué dans le tableau suivant:

                                  Volume sol. A (ml)           Volume de cyclohexane (ml)
                                 (pipette automatique)          (pipette graduée à piston)
     Cyclohexane pur                        -                                -

        Étalon 1                         0.50                             10.00

        Étalon 2                         0.50                             7,00

        Étalon 3                         1.00                             10,00

        Étalon 4                         1.00                             8,00

        Étalon 5                         1,50                             7.50

Utilisation de la cellule IR à épaisseur fixe (à ne jamais démonter !)

Remplir la cellule à épaisseur fixe de cyclohexane.
Enregistrer le spectre de cette cellule comme BACKGROUND, en restreignant la plage de

                                                                                                 28.
nombres d’ondes à la zone d’intérêt (de 1800 à 1600 cm-1).
Ouvrir une nouvelle fenêtre et enregistrer le spectre du cyclohexane. Ceci permet d’établir la
ligne de base.
Dans la même fenêtre, prendre successivement le spectre IR des différentes solutions étalons
(afficher tous les étalons sur la même feuille).
Choisir l’absorbance comme ordonnée et relever les valeurs d’absorbances du pic du carbonyle
de la cyclohexanone et du DMF pour chacune des solutions.

                         [cyclohexanone]         A cyclohexanone

  Cyclohexane pur                 0                     0
      Étalon 1
      Étalon 2
      Étalon 3
      Étalon 4
      Étalon 5

                            [DMF]                   A DMF

  Cyclohexane pur             0                        0

      Étalon 1

      Étalon 2

      Étalon 3

      Étalon 4

      Étalon 5

Etablir la droite d’étalonnage de la cyclohexanone et du DMF en portant en graphique
l’absorbance mesurée en fonction de la concentration.

L'inconnue est un mélange de cyclohexanone et de DMF dans du cyclohexane.
Diluer la solution inconnue 5x (2 ml inconnue + 8 ml cyclohexane).
Prendre le spectre IR dans la cellule à épaisseur fixe (BACKG : cyclohexane identique à
l’étalonnage). Les absorbances des deux pics analysés doivent être compris dans l’étalonnage.
Dans le cas contraire, adapter la dilution.

Sur base des droites d’étalonnage, déterminer les coefficients d’absorptivité molaire de la liaison
carbonyle de la cyclohexanone et du DMF ainsi que les concentrations en cyclohexanone et en
DMF de la solution inconnue.

Nettoyer la cellule à épaisseur fixe à l’aide de CH2Cl2 et la sécher, sans la démonter, puis la
replacer dans le dessicateur.

                                                                                                  29.
6.4. Exemple d’étalonnage

                            30.
7. Dosage d’un acide fort et d’un acide faible par titrage pH-métrique.

_____________________________________________________________________________

7.1. Matériel et produits

Matériel pour deux élèves :
1 pH-mètre + 1 électrode de verre combinée
1 agitateur magnétique + 1 barreau magnétique
1 erlen de 250 ml
1 berlin de 250 ml
1 pipette jaugée de 20 ml
1 propipette
1 burette graduée de 25 ml + 1 pince + 1 statif
1 mortier + 1 pilon

Produits pour deux élèves :
1 solution d’indicateur (phénolphtaléine)
200 ml de NaOH 0,2 M
100 ml d’acide chlorhydrique 23% (« Forever Products », disponible en droguerie), dilué 50X
2 gélules contenant environ 500 mg de vitamine C (« C-will », Will Pharma)

                                                                                              31.
7.2. Dosage d’une solution d’acide chlorhydrique

7.2.1. Introduction

L’acide chlorhydrique (HCl) est un acide fort car il est
totalement dissocié en solution, en ions H3O+ et Cl- .
L’hydroxyde de sodium (NaOH) est une base forte car elle
est totalement dissociée en solution en ions OH- et Na+ .

La réaction entre HCl et NaOH est :

       HCl + NaOH → H2O + NaCl

Ou sous forme ionique

H3O+ + Cl- + Na+ + OH- → 2 H2O + Cl- + Na+

Cl- + Na+ étant des ions spectateurs, l’équation ionique nette se réduit à :

       H3O+ + OH - → 2H2O

A l’équivalence, c’est-à-dire lorsque le nombre de moles de base ajoutées est exactement égal au
nombre de moles d’acide initialement présent, le pH de la solution sera égal à 7. En effet,
lorsqu’une mole d’HCl a réagi avec une mole NaOH, la solution ne contient que des ions Na+ et
Cl-. On obtiendrait la même solution en dissolvant une mole de NaCl dans de l'eau.

Une courbe de titrage de l’acide chlorhydrique par de l’hydroxyde de soude représente la
variation de pH au cours de l'addition progressive de NaOH à une solution d'HCl (cf. ci-
dessous).

                                                                   Titrage de 5 10-3 mole
                                                                   d’HCl par une solution de
                                                                   NaOH 0,1M

                                                                                               32.
7.2.2. Mode opératoire

a. Titrage d’orientation

- Remplir la burette à l’aide de la solution de NaOH 0,2 M, mettre au trait de jauge (0 ml)
- Dans un erlen de 250 ml, introduire à la pipette jaugée 20 ml de la solution d’HCl à doser
- Ajouter quelques gouttes de phénolphtaléine
- Titrer la solution d’HCl par ajout progressif de NaOH (bien homogénéiser la solution lors de
chaque ajout de NaOH) jusqu’au changement de couleur de la solution (virage de l’incolore au
rose)
- Noter le volume de titrant (celui ci devrait être d’environ 14 ml).

b. Titrage pH-métrique

- Remplir la burette à l’aide de la solution de NaOH 0,2 M, mettre au trait de jauge (0 ml)
- Dans un berlin de 250 ml, introduire à la pipette jaugée, 20 ml de la solution d’HCl à doser
- Placer dans le berlin l’électrode de verre (cf. montage ci-dessous)

                                                                    Electrode de verre

  pH-mètre

                                                                  Agitateur magnétique

- Ajouter un peu d’eau pour immerger convenablement l’électrode de verre, noter le pH initial
- Ajouter la solution de NaOH par ajout successif de 1 ml, noter à chaque ajout la valeur du pH
(bien homogénéiser la solution lors de chaque ajout de NaOH)
- 1 ml avant l’équivalence (déterminé au point « a » ci-dessus), procéder à des ajouts successifs
de 0,2 ml jusqu’à 1 ml après l’équivalence, noter à chaque ajout la valeur du pH
- Terminer le titrage par des ajouts de 1 ml

7.2.3. Exploitation des résultats

- Sur papier millimétré, tracer le graphique du pH en fonction du volume de NaOH ajouté
- Déterminer le volume équivalent par la méthode des tangentes
- Calculer la concentration molaire de la solution d’HCl diluée et de la solution d’HCl concentrée
« forever »

                                                                                                 33.
7.3. Dosage de la vitamine C contenue dans une gélule

7.3.1. Introduction

La vitamine C ou acide ascorbique est un acide faible de force comparable à l’acide acétique.

C6H8O6 + H2O                C6H7O6- + H3O+

Remarque : L’acide ascorbique ne possède pas de fonction acide carboxylique mais l’ion
ascorbate est stabilisé par délocalisation de la charge négative, ce qui rend la fonction -OH acide.

L’acide ascorbique étant un acide faible la molécule est très peu dissociée. Une solution d’acide
ascorbique contient donc beaucoup plus de molécules de C6H8O6 que d'ions C6H7O6- et H3O+
Si une base forte est ajoutée à la solution d’acide ascorbique, la quasi-totalité des ions OH- (aq)
additionnés seront écartés de la solution à la suite de la réaction :
                                                                                                 34.
C6H8O6 + OH-          C6H7O6- + H2O

Lorsqu'une mole de NaOH a réagi avec une mole d’acide ascorbique (point d’équivalence), la
solution a la même composition que si on y avait dissous une mole d’ascorbate de sodium,
C6H7O6Na. Cette solution n'est pas neutre puisque C6H7O6- est un ion basique et Na+ un ion
neutre. A l’équivalence, la solution sera donc basique comme le montre la courbe ci-dessous.

                                                                 Titrage de 500 mg de
                                                                 vitamine C
                                                                 par une solution de NaOH
                                                                 0,2 M

7.3.2. Mode opératoire

a. Mise en solution de la vitamine C

A réaliser pour chaque titrage :

- Broyer dans un mortier le contenu d’une gélule « C-
will » contenant environ 500 mg de vitamine C
- Transférer quantitativement le contenu du mortier
dans un berlin de 250 ml
- Ajouter environ 100 ml d’eau pour mettre en
solution l’acide ascorbique

b. Titrage d’orientation

- Remplir la burette à l’aide de la solution de NaOH 0,2 M, mettre au trait de jauge (0 ml)
- Ajouter quelques gouttes de phénolphtaléine au berlin contenant le comprimé de vitamine C
broyé et dissous
- Titrer la solution par ajout progressif de NaOH (bien homogénéiser la solution lors de chaque
ajout de NaOH) jusqu’au changement de couleur de la solution (virage de l’incolore au rose).
- Noter le volume de titrant (celui-ci devrait être d’environ 14 ml)

                                                                                              35.
c. Titrage pH-métrique

- Remplir la burette à l’aide de la solution de NaOH 0,2 M, mettre au trait de jauge (0 ml)
- Placer dans le berlin contenant le comprimé de vitamine C broyé et dissous, l’électrode de verre
(cf. montage réalisé lors du titrage de la solution d’HCl)
- Ajouter si nécessaire un peu d’eau pour immerger convenablement l’électrode, noter le pH
initial
- Ajouter la solution de NaOH par ajout successif de 1 ml, noter à chaque ajout la valeur du pH
(bien homogénéiser la solution lors de chaque ajout de NaOH)
- 1 ml avant l’équivalence (déterminé au point « b » ci-dessus), procéder à des ajouts successifs
de 0,2 ml jusqu’à 1 ml après l’équivalence, noter à chaque ajout la valeur du pH
- Terminer le titrage par des ajouts de 1 ml

7.3.3. Exploitation des résultats

- Sur papier millimétré, tracer le graphique du pH en fonction du volume de NaOH ajouté
- Déterminer le point d’équivalence par la méthode des tangentes
- Calculer la quantité de vitamine C présente dans un comprimé (MM acide ascorbique : 176,12
g/mole)

                            _________________________________

                                                                                              36.
8. Dosage de la vitamine C dans les jus de fruits par titrage iodométrique.

_____________________________________________________________________________

8.1. Matériel et produits

Matériel commun :
Presse-fruits

Matériel pour deux élèves :
1 burette de 25 ml
2 erlens de 250 ml
1 entonnoir+ filtre plissé
1 pipette jaugée de 20 ml
1 pipette jaugée de 25 ml
1 propipette
1 cylindre gradué de 5 ml
1 cylindre gradué de 50 ml

Produits pour deux élèves :
2 oranges ou 4 citrons ou du jus de fruits en carton à apporter par les élèves
200 ml d’une solution d’iode contenant environ 1,3 g/litre d’iode (MM I2 : 253,81 g/mole) et
2g/litre d’iodure de potassium
100 ml d’une solution d’acide ascorbique à exactement 1,000 mg/ml (MM acide ascorbique:
176,12 g/mole)
1 solution d’acide acétique 0,1 M
1 solution d’amidon à 0,5%

                                                                                               37.
8.2. Dosage de la vitamine C

8.2.1. Introduction

La vitamine C ou acide ascorbique est une molécule soluble dans l’eau qui agit comme
antioxydant ainsi que comme co-facteur enzymatique. Une carence importante en vitamine C est
à l’origine de la maladie appelée scorbut.

      Contenu	
  en	
  vitamine	
  C	
  de	
  différents	
  fruits	
  (mg/100g)	
  
                oranges	
                                         49	
  
                citrons	
                                         39	
  
                  kiwis	
                                         85	
  
                 fraises	
                                        49	
  
                goyaves	
                                        273	
  
Source : Table belge de composition des aliments – Nubel, quatrième édition, juin 2014

Le dosage de la vitamine C dans les jus de fruits peut se faire par titrage redox. En effet la
vitamine C peut être facilement oxydée par différent oxydants.

L’oxydant qui sera utilisé ici sera de l’iode (I2) suivant la réaction :

                                   C6H8O6 + I2                   C6H6O6 + 2 I- + 2 H+

Au cours de la réaction, l’iode est réduit en ion iodure (I-). La fin du titrage peut être détectée à
l’aide d’amidon. Cet indicateur forme un complexe bleu-mauve avec l’iode lorsque ce dernier
n’est plus consommé par la réaction et est présent en excès.

8.2.2. Mode opératoire

a. Détermination de la concentration de la solution titrante d’iode.

La préparation d’une solution d’iode au départ d’iode solide ne peut se faire de manière précise
par pesée. Il est nécessaire de déterminer la concentration de la solution en titrant cette solution à
l’aide d’un autre réactif. Une solution standard de vitamine C (c’est-à-dire une solution dont on
connaît exactement la concentration) peut être utilisée à cette fin.

- Introduire à la pipette jaugée 20 ml de solution standard d’acide ascorbique à 1,000 mg/ml dans
un erlen de 250 ml
- Ajouter 1 ml d’acide acétique 0,1M.
- Ajouter quelques gouttes de solution d’amidon
                                                                                                    38.
- Remplir la burette avec la solution d’iode, mettre au trait (0 ml)
- Titrer jusqu’à coloration stable de la solution en mauve (bien homogénéiser la solution lors de
chaque ajout d’iode)
- Déterminer le volume titrant (celui-ci devrait être de l’ordre de 20 à 25 ml)
- Répéter ce titrage afin d’obtenir deux résultats concordants

b. Préparation des jus de fruits

- Jus en carton : utiliser tel quel
- Jus frais : presser les fruits et récolter les jus.

Dans les deux cas, si la pulpe est abondante, filtrer les jus à l’aide d’un entonnoir et d’un papier
filtre plissé dans un erlen de 250 ml.

c. Dosage de la vitamine C dans les jus de fruits

- Introduire à la pipette jaugée 25 ml de jus de fruits dans un erlen de 250 ml
- Ajouter 75 ml d’eau déminéralisée au cylindre gradué
- Ajouter 4 ml d’acide acétique 0,1M.
- Ajouter quelques gouttes de solution d’amidon
- Remplir la burette avec la solution d’iode, mettre au trait (0 ml)
- Titrer jusqu’à coloration stable de la solution en mauve (bien homogénéiser la solution lors de
chaque ajout d’iode)
- Déterminer le volume titrant (celui-ci devrait être compris entre 10 et 20 ml)
- Répéter ce titrage afin d’obtenir deux résultats concordants

8.2.3. Exploitation des résultats

a. détermination du titre de la solution d’iode

- Calculer le volume titrant moyen d’iode nécessaire pour titrer 20 mg d’acide ascorbique
- Calculer le nombre de mg d’acide ascorbique titré par ml de solution d’iode

b. détermination de la concentration en vitamine C des jus de fruits

- Calculer le volume titrant moyen d’iode nécessaire pour titrer 25 ml de jus
- Calculer le nombre de mg d’acide ascorbique titré dans 25 ml de jus
- Calculer le nombre de mg d’acide ascorbique par 100 ml de jus

                                _________________________________

                                                                                                  39.
Annexes

Annexe 1. Mode d’emploi de la micro-seringue GC

Avant l’injection

Inspecter la seringue : vérifier la mobilité parfaite du piston et contrôler la propreté de
l’extrémité de l’aiguille (absence de peluches, morceaux de septum…).

NB : l’aiguille d’une seringue GC a une extrémité pointue
alors que celle d’une aiguille HPLC est droite

Signaler toute anomalie au professeur avant de poursuivre

Rincer la seringue : 3 à 5 fois en la remplissant complètement avec un solvant adapté aux
substances analysées. Lors du remplissage, le piston doit être déplacé doucement. A chaque
rinçage, vérifier que du liquide sort de l’aiguille. Ne pas immerger complètement la seringue
dans le solvant (cela pourrait dissoudre la colle utilisée pour assembler les différentes pièces de
la seringue).

Injection

Remplir doucement la seringue avec la solution à analyser.
Enfoncer le piston jusqu’au volume souhaité.
Essuyer l’aiguille avec un papier absorbant.
Remonter le piston à mi-hauteur de manière à vider l’aiguille.
Contrôler la présence de liquide dans le corps de la seringue (si ce n’est pas le cas : refaire le
prélèvement).

Placer l’aiguille perpendiculairement à l’injecteur ( ! chaud = 200°C).

Percer le septum et enfoncer l’aiguille – si on rencontre une résistance ne pas forcer : retirer
l’aiguille et recommencer le mouvement.

Compter 2 secondes (chauffage de l’aiguille) et injecter rapidement le contenu de la seringue
(attention : ne pas « taper » le piston en fin de course).

Attendre 1 seconde et retirer l’aiguille de l’injecteur.

                                                                                                     40.
Après l’injection

Rincer la seringue (contrôler l’entrée et la sortie du liquide) avec le solvant adéquat et la poser
dans sa boîte.

NB : Les seringues GC sont fragiles et chères – les aiguilles peuvent être remplacées – les
pistons ne peuvent jamais être interchangés.

Conseils supplémentaires

Ne jamais forcer un piston quand il coince (les surpressions peuvent endommager le corps de la
seringue et on risque de tordre le piston). Essayer de le retirer puis de le nettoyer avec un chiffon
et un peu de solvant. Essuyer le piston correctement avant de le remonter dans la seringue.

Eviter les mouvements du piston quand la seringue est à sec.

Les pistons ne sont jamais interchangeables !

Annexe 2. Procédure d'analyse sur GC
(appareils GC N° 1, 5 et 6)

a. Programmation

Interrupteur général (à l'arrière en bas à droite, un large en plastic, pas un petit en métal).

Programmation des paramètres d'analyse :
Choisir un N° de programme dans le pavé "Programming" ( témoin vert allumé).

Créer un isotherme:
Appuyer sur la touche ISOTH: si une programmation de température est déjà encodée, initialiser
le programme en appuyant sur INIT / ENTER et sélectionner à nouveau le N° de programme.
Appuyer sur la touche ISOTH.
Oven security: par exemple 280°C / ENTER.
Wait: --.-- (rien) / ENTER.
Oven temp.: taper la température / ENTER.
Duration: --.--.-- (rien) / ENTER.

Créer une programmation de température:
Appuyer sur la touche TEMP PROG: si un isotherme est déjà encodé, initialiser le programme
en appuyant sur INIT / ENTER et sélectionner à nouveau le N° de programme.
Appuyer sur la touche TEMP PROG.
Oven security: par exemple 280°C / ENTER.
Wait: --.-- (rien) / ENTER.
T 1: taper la T°C initiale / ENTER.
D 1: taper le temps désiré à la T°C initiale (pour une min., taper 00.01.00) / ENTER.
R 1: taper la vitesse de chauffe en °C/min / ENTER.
T 2: taper la T°C finale / ENTER.
D 2: introduire le temps désiré à la T°C finale / ENTER.
R 2, T 3 et D 3: si on désire une deuxième chauffe / ENTER à chaque entrée.
D. Analyse: information sur la durée totale de l'analyse (ne rien faire) / ENTER.

                                                                                                      41.
Cooling: taper la vitesse de refroidissement (par ex. 20,0°C/min) / ENTER.

Heating zones:
Injector 1: taper la T°C (200°C par ex.) / ENTER.
Détector 1: taper la T°C (280°C par ex.) / ENTER.
Auxiliary 1: ------ °C (rien) / ENTER.
Auxiliary 2: ------ °C (rien) / ENTER.

Detect:
Détector FID : ENTER.
Range: 11 (A/mV) / ENTER.
Auto zéro: Y/N: taper YES / ENTER.
Appuyer à nouveau sur le N° de prog. dans le pavé "Programming" (témoin vert éteint).

Envoyer les paramètres à l'appareil:
Ouvrir les deux vannes d'azote (la principale au mur et la secondaire de la
canalisation noire).
Appuyer sur le N° de programme correspondant dans le pavé " Analysis"
(témoin rouge allumé).
Appuyer sur la touche START.
Vérifier le chauffage des différentes zones en appuyant plusieurs fois sur la touche STATUS du
haut.

Remarques:
La touche ESCAPE permet à tout moment de quitter le menu en cours de programmation ou
après la modification d'un paramètre, par exemple.
Après la modification d'un paramètre d'analyse, il faut à nouveau appuyer sur le N° de
programme correspondant dans le pavé " Analysis" et sur la touche START.

b. Allumage de la flamme

Attendre que le détecteur soit chaud (voir la touche START).
Ouvrir les vannes principales et secondaires de l'hydrogène et de l'air.
Tirer délicatement vers soi quelques secondes le bouton d'amorçage du filament situé en dessous
à gauche de l'appareil. La flamme s'allume en faisant un petit bruit, vérifier avec un verre de
montre. Si nécessaire, baisser la pression de l'air en tournant la petite vanne de l'air située sur le
dessus de l'appareil puis la faire remonter tout en allumant le filament d'amorçage.

Annexe 3. Utilisation des intégrateurs.

Interrupteur général à l'arrière à droite (attendre que les témoins lumineux ne clignotent plus).
L'appareil est prêt lorsque le témoin READY est vert.

Choisir un N° de File: taper sur FILE / N° / ENTER.

Les paramètres intéressants sont:
WITH: largeur du pic en dessous de laquelle le pic n'est pas intégré.
MIN. AREA: surface minimale du pic en dessous de laquelle le pic n'est pas intégré.
STOP. TM: durée du déroulement du papier.
ATTEN: valeur de l'atténuation.
SPEED: vitesse de déroulement du papier en mm/min.

                                                                                                    42.
Pour lister un paramètre: PRINT / appuyer sur le paramètre / ENTER.
Pour lister tous les paramètres: SHIFT DOWN / LIST / WIDTH / ENTER.
Pour modifier un paramètre: appuyer sur le paramètre / introduire la valeur / ENTER.

START: démarre le déroulement du papier.
STOP: arrête le déroulement du papier.
ZERO: repositionne la ligne de base à sa place (juste après avoir appuyer sur START par
exemple).
FEED: fait avancer le papier sans impression, appuyer une seconde fois pour l'arrêter.

                                                                                          43.
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