Tp : Combien de bonbons schtroumpfs peut-on manger par jour ?








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TS-O19 TP-Spectroscopie et dosage

2013/2014


TP : Combien de bonbons schtroumpfs peut-on manger par jour ?




Extrait de Wikipédia :

Les confiseurs utilisent des colorants alimentaires, d’origine naturelle ou synthétique, pour rendre les bonbons appétissants. L’union Européenne fixe, pour tous les colorants alimentaires, des valeurs de dose journalière admissible (DJA).La DJA (en anglais : Acceptable Daily Intake ou ADI) représente la quantité d'une substance qu'un individu moyen de 60 kg peut théoriquement ingérer quotidiennement (tous les jours), sans risque pour la santé. Elle est habituellement exprimée en mg de substance par kg de poids corporel.

Voici les DJA, en mg de produit absorbable par kg de masse corporelle et par jour, de 3 colorants alimentaires de couleur bleue :

Vos missions :


  • Identifier le colorant présent dans les bonbons Schtroumpf.

  • Déterminer la masse de colorant présent dans 1 bonbon.

  • En déduire une estimation de la quantité maximale de bonbons Schtroumpf que peut 
consommer quotidiennement une personne de 60 kg.


MISSION 1 : IDENTIFICATION DU COLORANT PRESENT DANS LES BONBONS SCHTROUMPFS
Afin de déterminer le colorant contenu dans le bonbon schtroumpf, nous avons réalisé les spectres d’absorption de chacun des colorants E131, E132 et E133. Nous avons ensuite réalisé le spectre d’absorption des colorants du bonbon que nous avons dissous dans de l’eau distillée.

  1. En utilisant les spectres obtenus, déterminer le colorant présent dans le bonbon schtroumpf. Argumentez votre réponse.












MISSION 2 : DETERMINATION DE LA CONCENTRATION EN COLORANT DES BONBONS SCHTROUMPFS


  1. En vous appuyant sur les documents ci-après, proposez un protocole expérimental permettant de déterminer la concentration en colorant des bonbons schtroumpfs.


Matériel à disposition :

  • Verrerie usuelle de laboratoire (fioles, pipettes, burettes, béchers...)

  • Un dispositif de chauffage

  • Un colorimètre + cuves

  • 1 bonbon Schtroumpf

  • Une solution mère du colorant identifié de concentration connue : C0 = 1,55.10-5 mol.L-1


Document 1 : Echelle des teintes
Deux solutions contenant la même espèce chimique colorée, et observées dans les mêmes conditions (même verrerie, même éclairage, même quantité) ont la même couleur si elles ont la même concentration en espèce colorante. La couleur est d’autant plus intense que la solution est concentrée.

Une échelle des teintes est un ensemble de solutions de concentrations molaires décroissantes obtenues par dilution d’une solution mère de concentration molaire connue.

La solution dont on veut connaître la concentration est alors comparée à l’échelle de teinte qui permet alors de donner un encadrement de la concentration de la solution.
La comparaison peut être faite à l’œil nu, c’est une méthode approchée. Une méthode plus précise consiste à mesurer l’absorbance de la solution inconnue : celle-ci nécessite l’utilisation d’un spectrophotomètre.

L’absorbance d’une radiation de longueur d’onde donnée est proportionnelle à l’épaisseur traversée et à la concentration de la solution. On a donc A = k C

Le coefficient de proportionnalité k est déterminé grâce à l’échelle de teinte encadrant la solution de concentration inconnue. Pour cela l’absorbance A de chaque solution de l’échelle de teinte est mesurée pour tracer le graphique représentant l’absorbance en fonction de la concentration molaire C.

Ce graphique est alors utilisé pour déterminer la concentration de la solution inconnue en mesurant son absorbance.
Document 2 : Principe de la dilution

Mère

C 1 > C 2

Fille
Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté est conservée. Seule la concentration est modifiée.

Concentration molaire :

avec : C concentration molaire en moL.L-1

V volume en L

n quantité de matière en mol

Facteur de dilution :
Document 3 : Le dosage colorimétrique



ETAPE 1 : Extraction du colorant présent dans un bonbon Schtroumpf


  • Dans un bécher, introduire 1 Schtroumpf (couper le chapeau du schtroumpf s’il est coloré).

  • Ajouter un peu d’eau distillée (pas plus de 20-30 mL).

  • Chauffer sur la plaque chauffante et agiter jusqu’à dissolution complète.

  • Laisser refroidir un peu puis verser la solution dans une fiole jaugée 50,0 mL.

  • Compléter avec de l’eau distillé jusqu’au trait de jauge.

  • Cette solution constitue la solution « Schtroumpf ».


ETAPE 2 : Détermination de la concentration en colorant dans la solution « Schtroumpf »


  • On prépare des solutions étalons de concentrations connues en colorant pour réaliser une échelle des teintes.

  • On mesure l’absorbance de chacune de ces solutions.

  • On trace la courbe d’étalonnage, c’est-à-dire la courbe donnant A = f(C).

  • On mesure l’absorbance de la solution « Schtroumpf ».

  • On utilise la courbe pour déterminer graphiquement ou par le calcul la concentration CS 
de la solution « Schtroumpf ». 




Réalisation des solutions étalons : 


Vous disposez d’une solution de colorant, la solution S0, de concentration C0 = 1,55.10-5 mol/L.

A partir de cette solution « mère » on va préparer par dilution plusieurs solutions filles dont les concentrations sont indiquées dans le tableau ci-dessous.


  1. Calculer les volumes Vo de solution mère à prélever pour préparer le volume demandé de chacune des solutions étalons et compléter le tableau.




Concentration de la solution (mol.L-1)

C1 =

C2 =

C3 =

C4 =

C5 =

C6 =

C7 =

Volume à préparer

25 mL

25 mL

25 mL

25 mL

50 mL

50 mL

100 mL

Volume à prélever (mL)






















Facteur de dilution

1,5

2

2,5

3

4

5

10

Absorbance mesurée

























  1. Faire la liste du matériel nécessaire pour réaliser une dilution et rédiger le protocole expérimental correspondant (détailler clairement chaque étape)




  1. Partager vous le travail pour préparer les 6 solutions à chaque bloc de tables (au moins 2 solutions par élève).




  1. Mesurer l’absorbance des différentes solutions ainsi que celle de la solution schtroumpf :


A schtroumpfs = ..................

Exploitation :


  1. Tracer la courbe d’étalonnage A = f(C).




  1. Cette courbe est-elle en accord avec la loi de Beer-Lambert ? Justifier.




  1. Tracer la droite moyenne et utiliser cette droite pour déterminer graphiquement la 
concentration CS de la solution « Schtroumpf ».




  1. En déduire la quantité de matière et la masse de colorant présent dans 1 Schtroumpf.




  1. Combien de bonbons pourrait-on manger par jour sans dépasser la DJA en colorant ?


Remarque : le colorant bleu utilisé dans les bonbons Schtroumpf est interdit dans plusieurs pays (USA, Canada, Norvège, Australie)...


  1. Déterminer la masse d’un bonbon pour en déduire le nombre de paquets de bonbons que l’on pourrait manger.




  1. La formule topologique du bleu patenté est représentée ci-contre. Quelles sont les fonctions que vous reconnaissez dans cette molécule ?











Terminale S – Sciences Physiques- TS-O19 TP-Spectroscopie et dosage


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