Expérience : Dosage de l’acide contenu dans un soda par titrage pH-métrique.

Pour cette expérience, nous avons utilisé du Fanta, du Coca-Cola et du Coca-Cola light car elles

représentent toutes les trois, un type de sodas différents.

Les Sodas sont des boissons acides. Le Fanta ainsi que le Coca-Cola light contiennent de l’acide citrique

(acidity regulator E330), le Coca-Cola en revanche, contient de l’acide phosphorique (acidity regulator

E338). L’objectif des manipulations est de déterminer la concentration massique de ces acides dans

chacune des boissons et de vérifier si elles respectent bien la norme fixée à 0.6g.L-1.

Décoloration des boissons.

Avant tout, nous devons décolorer les boissons car leurs couleurs respectives nous empêcheront de voir le

changement de couleur lors de l’équivalence dans un dosage. Voilà pourquoi, il nous faut impérativement

procéder par cette étape avant le dosage de l’acidité.

Nous répétons ce protocole pour chacune des boissons utilisées.

Matériel :

2 bécher de 100 mL

100 mL de boisson dégazée (on a dégazé nos boissons en laissant le bouchon ouvert une semaine puis 30

minutes avec un agitateur magnétique pour être sur qu’il ne restait aucune trace de dioxyde de carbone)

Du charbon actif

1 entonnoir

1 papier filtre

1 agitateur en verre

1 spatule

Protocole expérimental :

Mesurer 100mL de boisson

Verser 4 cuillères de charbon actif à l’aide d’une spatule dans la boisson.

Bien remuer la solution avec l’agitateur en verre

Laisser reposer une dizaine de minutes

Filtrer la solution en rajoutant du charbon actif dans l’entonnoir

On obtient ainsi, une boisson totalement décolorée

(Si la boisson n’est pas transparente après une première filtration, recommencer une nouvelle fois)

Après mûre réflexion nous ne tiendrons finalement pas compte du changement de couleur car nous

effectuerons un dosage par « titrage pH-métrique », il ne sera pas donc nécessaire d’ajouter un indicateur

pH lors de la suite de l’expérimentation. Mais si vous souhaitez faire un dosage par équivalence, vous

devrez impérativement décolorer votre boisson et bien choisir votre indicateur pH en fonction de sa zone

de virage afin qu’il « encadre » la zone de l’équivalence. (Explications :

http://www.lachimie.fr/solutions/phmetrie/choix-indicateur-colore.php)

Dosage de l’acide

Il s’agit de doser la boisson choisie avec de la Soude de concentration à 0.02 mol.L-1 par une techinque

appelé « Titrage pH-métrique ».

Matériel :

50 mL de soude de concentration 0.02 mol.L-1

20mL de boisson dégazée (la nôtre sera décolorée, mais cela n’a pas d’importance pour notre expérience

puisque nous ne faisons pas un dosage à l’équivalence avec un indicateur pH)

1 bécher de 100 mL

1 pissette d’eau distillée

Pipette jaugée de 20 mL munie de son système d’aspiration

Une burette graduée

Agitateur magnétique muni de son barreau aimanté

pH-mètre

Protocole expérimental :

Prélever 20 ml de boisson à l’aide d’une pipette jaugé, puis verser dans un bécher de 100mL

Ajouter dans ce bécher 20mL d’eau distillée dans ce même bécher mesurés à l’aide d’une pipette

jaugé

Introduire dans le bécher le barreau aimanté

Placer le bécher sur l’agitateur magnétique

Rincer l’électrode du pH mètre avec de l’eau distillée (afin de nettoyer l’électrode et d’obtenir un

maximum de précision lors du titrage)

Mettre sous tension l’agitateur magnétique.

Une fois la solution correctement mélangée. Arrêter l’agitateur magnétique.

Introduire l’électrode du pH-mètre dans le bécher

Mettre sous tension le pH-mètre

Relever la valeur initiale de pH et la reporter dans un tableau

Ajouter 1mL de soude dans le bécher à l’aide de la burette graduée

Remettre sous tension l’agitateur magnétique

L’arrêter

Lire le pH, reporter sa valeur dans le tableau

Continuer le dosage en complétant le tableau au fur et à mesurer jusqu’à V=14mL de soude (ce

volume devrait être suffisant pour obtenir une solution basique pH=9)

Nous avons réalisé le montage ci-dessous :

Tableau de valeurs du pH pour chaque volume de soude ajouté lors du titrage :

Fanta :

Volume de soude en mL

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Valeur du pH

4.64 4.73 4.86 4.99 5.17 5.38 5.66 5.80 6.83 8.10 8.95 9.27 9.45 9.58 9.70

Coca-Cola light :

Volume de soude en mL

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Valeur du pH

6.74 6.95 7.18 7.48 8.20 8.50 8.84 9.18 9.53 9.71 9.84 10.13 10.44 10.56 10.65

Coca-Cola :

Volume de soude en mL

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Valeur du pH

6.07 6.28 6.59 6.74 7.01 7.21 7.44 7.64 7.75 7.81 8.54 8.95 9.39 9.59 9.81

On trace donc le graphique pH=f(V) représentant l’évolution du pH en fonction du volume de soude versé

pour chacune des boissons.

Ainsi, on retrouve donc le volume équivalent au premier saut de pH (cette notion étant au programme de

terminale S, nous avons fait des recherches dans des livres de physique-chime terminale S (tel que les

éditions Hachette et Bordas) et du fichier pdf issu d’internet :

http://www.lerepairedessciences.fr/sciences/agregation_fichiers/LECONS/CHIMIE/lc21.pdf), afin de savoir

quel saut de pH fallait-il étudier, nous en avons conclu qu’il s’agissait du premier saut tant pour l’acide

citrique que pour l’acide phosphorique). Après avoir tracé les tangentes, on retrouve le volume équivalent

de soude pour chaque boisson :

VéqFanta : 8.6mL

VéqCoca-cola light3.45mL

VéqCoca-cola: : 8.4mL

(En ce qui concerne les tangentes, si vous êtes novices nous vous conseillons de vous référer à ce site

internet très explicatif pour la construction de ces dernières :

http://www.lachimie.fr/solutions/phmetrie/methode-tangente.php)

Interprétation des résultats et calculs de la concentration d’acide citrique dans le Fanta et le Coca-

Cola light :

L’acide citrique a pour formule semi-développée :

Représentation 2D :

Et pour représentation 3D :

L’acide citrique (de formule C6H8O7 que l’on notera AH3) présente 3 groupes carboxyles (COOH) qui peuvent céder chacun 1 proton lors d’une réaction acido-basique (celui qui capte ces protons est appelé base et celui qui les libère acide d’où le nom de la réaction noté sous la forme Acide = base +

H), d’où 3 protons libérés par la molécule. L’acide citrique est donc un triacide. Le terme triacide signifie que 1 mol d’acide citrique libère 3 mol de protons. Chaque proton se fixe sur un ion hydroxyde et donc il faut 3 mol d’ions hydroxyde pour une mole d’acide. A l’équivalence il faudra donc verser 3 mol d’ions hydroxyde pour une mole d’acide citrique.

La réaction acido-basique avec l’acide-citrique correspond à : AH3 A ³- + 3H+

La réaction acido-basique avec la soude correspond à : NaOH Na+ + OH-

Les ions sodium étant des ions « spectateurs », ils n’interviennent pas dans la réaction.

Ce qui nous donne donc : OH- + H+ = H2O

On en conclut donc l’équation de la réaction support du titrage de type acido-basique entre l’acide-citrique

et la soude qui est :

AH3 + 3 OH- A3- + 3H2O

D’après ce que l’on vient d’expliquer, à l’équivalence on a 3n(HO-)éq = n(acide citrique)initial

On rappelle l’équation de la dilution qui est

Donc,

Calcul de la concentration massique d’acide citrique dans le Fanta :

Csoude = 2,0.10-2 mol.L-1

Véq= 8.6mL = 8.6.10-3 L

VFanta=2.0.10-2 L

A.N :

=

Or,

,

d’où et

. Ainsi on obtient donc la relation

On sait que, et =

A.N =

La concentration massique d’acide citrique contenue dans le Fanta est donc de

Calcul de la concentration massique d’acide citrique dans le Coca-Cola light :

Csoude = 2,0.10-2 mol.L-1

Véq= 3.45mL = 3.45.10-3 L

VCoca-Cola light=2.0.10-2 L

A.N :

=

Or,

,

d’où et

. Ainsi on obtient donc la relation

On sait que, et =

A.N =

La concentration massique d’acide citrique contenue dans le Coca-Cola light est donc de

Etude du dosage d’acide phosphorique dans le Coca Cola :

Représentation 2D :

Représentation 3D :

On a vu plus haut que le Coca-Cola ne contient pas le même acide que les boissons précédentes

mais de l’acide-phosphorique. Cet acide est également un « triacide » (trois groupes OH) il va donc

se passer le même phénomène lors d’une réaction acido-basique entre l’acide phosphorique et la

soude, que celui avec l’acide-citrique.

Les couples acido-basiques de la réaction sont :

OH- + H+ H2O

H3PO4 PO4³- + 3H+

L’équation de la réaction support du titrage de type acido-basique dans le Coca est donc :

H3PO4 + 3HO- 3H2O + PO4³-

Calcul de la concentration massique d’acide citrique dans le Coca-Cola light :

On sait que : Csoude = 2,0.10-2 mol.L-1 ; Véq= 8,4mL = 9,7.10-3 L ; VCoca-Cola =2.0.10-2 L

Or,

A.N :

=

On sait que, et

Or,

A.N =

La concentration massique d’acide citrique contenue dans le Coca-Cola est donc de

Synthèse de l’expérience : Chacune des trois boissons respectent la norme, nous allons donc maintenant

étudier les effets de l’acidité dans l’organisme et pour finir, nous déterminerons combien de sodas faudrait-

il boire avant que ça ne fasse effet d’après la DJA.