(2) Dosages par titrage : réactions acido-basiques

I. Dosage de l’acide lactique dans le lait

Il s’agit d’un titrage direct avec indicateur de fin de réaction.

Le lait contient du lactose (C12H22O11). La présence de bactéries dans le lait provoque peu à peu la transformation de ce sucre en différents acides.

La mesure de l’acidité d’un lait permet ainsi de juger de son état de fraîcheur. Pour simplifier, on raisonne comme si cette acidité n’était due qu’à un seul acide : l’acide lactique.

Le nom officiel de l’acide lactique est acide 2-hydroxypropanoïque. Déterminer sa formule semi-développée et indiquer ses groupes caractéristiques. Sa formule est donc CH3−CHOH−COOH. Il s’agit d’un acide faible dont le pKa est égal à 3,9 à 25°C.

Pour déterminer l’acidité d’un lait, il suffit donc de réaliser un dosage acide-base à l’aide d’une solution de soude. Le pH à l’équivalence est supérieur à 8. Quel est l’indicateur coloré à utiliser pour ce dosage colorimétrique ?

Zone de virage de quelques indicateurs colorés acido-basiques :


 axe de pH
Hélianthine rouge 3,1 orange 4,4 jaune
Bleu de bromothymol jaune 6,1 vert 7,6 bleu
Phénolphtaléine  incolore 8,0 rose 9,8
 rose foncé

Les professionnels du lait expriment l’acidité du lait en degrés Dornic : un degré Dornic (1°D) correspond à la présence de 0,1 g d’équivalent en acide lactique dans 1 L de lait.

Le lait frais a un degré Dornic compris entre 15 et 18. Quand l’acidité est de 70°D, le lait caille.

1. Choix de la concentration en soude

a. Ecrire l’équation de la réaction support du dosage. Calculer sa constante d’équilibre à 25°C.

b. La solution de soude dont on dispose à une concentration de 0,10 mol.L–1. On souhaite doser 20 mL de lait. En supposant que le lait est frais, c’est à dire qu’il titre entre 15 et 20°D, déterminer entre quelles valeurs minimale et maximale se trouve le volume de soude à verser.

c. Pourquoi ces valeurs ne sont pas satisfaisantes ?

d. Quelle valeur de concentration de la soude serait préférable ? Indiquer le mode opératoire et le matériel nécessaire pour préparer 50 mL de cette solution.

e. Si on dilue le lait, cela aura-t-il une influence sur le volume équivalent ? Quel est donc l’intérêt de le diluer ?

2. Mode opératoire du dosage

On réalise deux fois la même expérience : la première fois avec du lait ouvert lors du TP ; la seconde fois avec le même lait ouvert quelques jours auparavant et laissé à l’air libre. La solution à 0,10 mol.L–1 servira pour le lait laissé à l’air libre pendant quelques jours.

a. Verser dans un erlenmeyer 20 mL de lait et un peu d’eau distillée. Ajouter une quinzaine de gouttes d’indicateur coloré.

b. Faire la même chose qu’en a. dans un second erlenmeyer. Il servira de témoin.

c. Verser la solution de soude dans la burette et ajuster le zéro.

d. Procéder au dosage en faisant d’abord un dosage rapide puis un dosage précis (à la goutte près).

3. Exploitation

a. Calculer dans les deux cas, la concentration molaire, puis massique en acide lactique du lait.

b. Exprimer l’acidité en degré Dornic.

4. Complément

En laiterie, la masse d’acide présente dans 10 mL de lait est dosée par la soude à 1/9 mol.L–1 appelée “soude Dornic”. Montrer qu’alors l’acidité du lait en °D correspond à 10 fois le volume de base versé exprimé en mL.

II. Dosage d’un produit ménager

Il s’agit d’un titrage direct avec indicateur de fin de réaction.

Le produit étudié est un déboucheur d’évier. L’étiquette sur le flacon annonce un pourcentage en masse d’hydroxyde de sodium de ……%. Il s’agit donc d’une base forte.

Le but du TP est de vérifier la justesse du pourcentage annoncé.

Pour calculer le pourcentage massique en hydroxyde de sodium, il nous faut déterminer :

Pour déterminer la concentration molaire, on réalisera un dosage colorimétrique acide / base. Pour cela on dispose :

Pour déterminer la densité de la solution, on pèsera 50 mL de la solution commerciale. Pour cela on dispose :

1. Quelle solution doit-on doser ?

Le problème qui se pose dans tout dosage est de savoir approximativement quel volume équivalent on va obtenir. On souhaite qu’il ne soit pas trop petit, pour diminuer l’importance de l’erreur commise, ni trop grand (pour des raisons de temps et d’économie des solutions).

C’est ce souhait qui guide le choix de la concentration de la solution titrante, ainsi que la décision de diluer ou non la solution à doser.

Pour un dosage acide fort / base forte, on a à l’équivalence cAVA = cBVB. Si les deux concentrations sont à peu près égales, le volume équivalent sera à peu près égal au volume de la solution à doser versé au départ.

Dans ce TP, la concentration de la solution titrante est imposée. Doit-on diluer le déboucheur d’évier ? Et si oui, de combien ?

Pour répondre à cette question, on peut soit faire un premier dosage pour ajuster ensuite, soit calculer la concentration de la solution en supposant exacte l’indication donnée par le fabriquant. C’est cette méthode que l’on choisira.

a. Déterminer la densité d de la solution.

b. Calculer la concentration massique en soude dans le déboucheur.

c. En déduire la concentration molaire.

d. Calculer le rapport entre cette concentration et la concentration molaire de la solution d’acide chlorhydrique.

e. Conclusion.

2. Détermination expérimentale du pourcentage massique

On utilisera donc une solution de déboucheur dilué 50 fois.

a. Ecrire l’équation de la réaction support du dosage. Calculer sa constante d’équilibre à 25°C.

b. Prévoir le pH du mélange réactionnel à l’équivalence. En déduire l’indicateur coloré à utiliser.

c. Réaliser le dosage avec 20 mL de cette solution diluée et déterminer le volume équivalent Véq.

d. En déduire la concentration molaire en ion hydroxyde du déboucheur.

e. Calculer la concentration massique en soude dans le déboucheur.

f. Calculer enfin le pourcentage massique en hydroxyde de sodium et comparer au pourcentage annoncé.

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