DS physique: Dosage du colorant E127

« Exercice N°1 : 1.

Dosage du colorant E127 dans un révélateur de plaque dentaire Q1.

Groupe A : groupe hydroxyle, fonction alcool ; Groupe B : groupe carbonyle, fonction cétone ; Groupe C : groupe carboxyle, fonction acide carboxylique. Q2.

Diagramme de prédominance : pKA1 H2Ery 0 prédomine = 2,4 HEry – prédomine pKA2 Ery 2– 14 7,0 = 3,8 pH prédomine pH révélateur plaque dentaire 2– Dans le révélateur de plaque dentaire, la forme Ery prédomine car pH > pKA2. Q3.

Le spectre d’absorption du colorant E127 présente un maximum d’absorption autour de λ = 530 nm soit le vert d’après le cercle chromatique.

La couleur de la solution du révélateur de plaque dentaire est la couleur complémentaire au vert, diamétralement opposée au vert sur le cercle chromatique, soit le rouge. Q4.

On remarque que les points sont alignés sur une droite passant par l’origine, l’absorbance est proportionnelle à la concentration.

On cherche l’abscisse du point de cette droite ayant pour ordonnée A = 0,484.

On trouve : cS = 5,5 –1 µmol⋅L . 0,484 5,5 La solution du révélateur de plaque dentaire été diluée. Solution mère de révélateur c0 = ? V0 = 0,5 mL c0.V0 = cS.VS c .V donc c0  S S V0 Solution fille S -1 cS = 5,5 µmol.L VS =2,0 L 5,5  106 mol.L-1  2,0 L –2 -1 donc c0  = 2,2×10 mol.L 3 0,5  10 L Le titre massique en colorant E127 est le pourcentage en masse du colorant, soit : Pm (E127)  m(E127) msol avec m(E127) la masse de colorant E127 dans Vsol = 2,0 L de solution et msol la masse de Vsol = 2,0 L de la solution. Pm (E127)  2, 2  102  880 n.M c0 Vsol .M c0 M soit Pm (E127)  = 0,019 = 1,9 %.   1, 0  103 Vsol Vsol  On retrouve une valeur proche des 2 % annoncés. 2.

Synthèse de l’érythrosine à partir de la fluorescéine. Q5.

L’étape 1 est l’étape de la transformation chimique. L’étape 2 est l’étape de cristallisation et d’extraction de l’érythrosine. L’étape 3 est l’étape d’identification de l’érythrosine. Q6.

Dans l’étape 1 on chauffe le mélange réactionnel (à reflux).

La température étant un facteur cinétique, le chauffage permet d’accélérer la réaction et donc d’augmenter la vitesse de formation de l’érythrosine. n0 (H2Flu) n (I ) et 0 2 qui correspondent aux proportions de l’équation de réaction. 1 4 n0 (H2Flu) 5, 0 n0 (H2Flu) m(H2Flu) –2  soit = 1,5×10 mol ;  1 332 1 M(H2Flu) n (I ) 9, 5 n0 (I2 ) m(I2 ) –3 soit 0 2  = 9,4×10 mol  4 4  254 4 4  M (I2 ) Q7.

Comparons les rapports : Comme n0 (I2 ) n (H Flu) < 0 2 , le diiode I2 est le réactif limitant. 4 1 Autre rédaction : Déterminons l’avancement maximal relatif à chaque réactif. Pour la fluorescéine H2Flu, n0 (H2Flu)  xmax  0 xmax  n0 (H2Flu)  m(H2Flu) M (H2Flu) 5, 0 –2 = 1,5×10 mol 332 Pour I2 , n0 (I2 )  4 xmax  0 n (I ) m(I2 ) xmax  0 2  4 4M(I2 ) xmax  xmax = 9,4×10 –3 mol -3 Le réactif limitant est le diiode I2 car il conduit à l’avancement maximal le plus faible, xmax = 9,4×10 mol Q8.

On exploite le rendement de la synthèse : r  mexp (H2Ery) mmax (H2Ery) donc : mexp(H2Ery) = r .

mmax(H2Ery) avec r = 59 % = 0,59. mexp(H2Ery) = r .

nmax(H2Ery).M(H2Ery) mexp(H2Ery) = r .

xmax(H2Ery).M(H2Ery) mexp (H2Ery)  0,59  9,35...

 103  836 = 4,6 g. Q9.

La quantité exp de H2Ery formée est : n(H2Ery)  mexp (H2Ery) M (H2Ery) soit n(H2Ery)  4,6 –3 = 5,5×10 mol. 836 Cette quantité est égale à la quantité de colorant E127. –2 –1 Un flacon de volume V = 10 mL et de concentration c0 = 2,2×10 mol⋅L en colorant E127 contient une quantité n(E127) de colorant égale à : –2 –3 –4 n(E127) = c0.V = 2,2×10 ×10×10 = 2,2×10 mol. On peut donc fabriquer N = 5,5  103 = 25 flacons. 2,2  104 3.

Suivi cinétique de la décoloration d’une solution de colorant E127 par l’eau de Javel d [Ery 2 ] Q10.

La vitesse volumique de disparition de Ery a pour expression v = – . dt d [Ery 2 ] 2– Or est égale au coefficient directeur de la tangente à la courbe représentative de [Ery ] en fonction du dt 2– temps. 2– 2– Comme Ery est consommé, alors [Ery ] diminue et donc d [Ery 2 ] est négative. dt Plus la valeur de d [Ery 2 ] est négative et plus la vitesse est grande. dt Au début la tangente est fortement inclinée vers le bas, la vitesse est élevée. Au fur et à mesure, la tangente est de moins en moins inclinée, la vitesse diminue. 2– Le facteur cinétique à l’origine de cette évolution est la concentration en Ery qui est un réactif, sa diminution progressive explique que la vitesse de disparation diminue. Q11.

Le temps de demi-réaction t1/2 est égal à la durée nécessaire pour que l’avancement atteigne la moitié de sa valeur finale. 2– 2– 2– Ery est totalement consommé, donc quand x = xmax/2 alors [Ery ](t1/2) = [Ery ](t=0)/2. On relie les points relatifs à l’expérience A. -1 -1 On cherche l’abscisse du point d’ordonnée 8,5 µmol.L / 2 = 4,25µmol.L . t1/2 On lit t1/2 = 150 s. La réaction de décoloration est terminée au bout de 5t1/2, soit 5×150 = 750 s =.... »