Aurélie 14/02/11
 

 

 L'acide lactique.



L''acide lactique CH3-CHOH-COOH est présent dans le sang à une concentration de l'ordre de 100 mg/L chez un individu sain au repos. Cette concentration augmente en cas d'effort musculaire intense. Par exemple chez un athlète qui vient de courir un 800 m, la concentration peut dépasser les 2 g/L. Certains athlètes font des analyses sanguines toutes les 2 à 3 semaines. Si à performance égale, la concentration en acide lactique dans le sang diminue, alors l'athlète pourra courir plus vite sans produire plus d'acide lactique.

Il y a deux mois, un athlète a mesuré la concentration en acide lactique de son sang après un 800 m. Elle était de 1,90 g/L. Aujourd'hui il veut se refaire tester dans les mêmes conditions. On lui prélève V = 1,00 mL de sang et on en extrait la totalité de l'acide lactique. Cet acide est introduit dans une fiole jaugée de 50,0 mL contenant un peu d'eau distillée. On agite jusqu'à dissolution complète. On complète la fiole jaugée avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On appelle S la solution obtenue.

On réalise le dosage du volume V1 = 50,0 mL de la solution S par une solution aqueuse de soude de concentration molaire c1 = 1,00 10-3 mol/L. L'équivalence est atteinte pour un volume de solution de soude VE= 20,0 mL.

On donne la constante d'équilibre de la réaction entre les ions hydroxydes et l'acide lactique : K= 1,3 1010 à 25°C.

Ecrire la formule semi-développée de la base conjuguée de l'acide lactique.

Ecrire l'équation de la réaction de dosage.
CH3-CHOH-COOH + HO- = CH3-CHOH-COO- + H2O.

Etablir l'expression de la constante d'acidité du couple acide lactique / ion lactate en fonction de la constante d'équilibre K puis calculer sa valeur à 25°C.
K = [CH3-CHOH-COO-] / ([CH3-CHOH-COOH][HO-] )
Or pour le couple acide / base : acide lactique / ion lactate,
CH3-CHOH-COOH +H2O = CH3-CHOH-COO-+ H3O+.
Ka = [CH3-CHOH-COO-] [H3O+] / [CH3-CHOH-COOH]
soit [CH3-CHOH-COO-] / [CH3-CHOH-COOH] = Ka /[H3O+]
Repport dans l'expression de K : K = Ka /( [H3O+][HO-] ) = Ka / Ke = Ka / 10-14.
Ka = 10-14 K = 10-14 *1,3 1010 = 1,3 10-4 .
Calculer la valeur du pKa du couple acide lactique / ion lactate.
pKa = - log Ka = - log (1,3 10-4) = 3,9.

   

Peut-on considérer que la transformation chimique réalisée lors du dosage est totale ? Justifier.
K est très grand : la transformation est totale.
Etablir l'expression de la concentration molaire en acide lactique de la solution S en fonction des données.
A l'équivalence les quantités de matière des réactifs mis en présence sont en proportions stoechiométriques ;
V1CA = C1VE ; CA = C1VE / V1 = 1,00 10-3 * 20 / 50 = 4,00 10-4 mol/L
Etablir l'expression de la concentration massique en acide lactique dans le sang puis la calculer.
C1VE mol d'acide lactique dans V = 1,00 mL de sang soit C1VE / V mole d'acide lactique par litre de sang.
Masse molaire de l'acide lactique : MA = 90,0 g/mol
Concentration massique ( g/L) = MA C1VE / V = 90*1,00 10-3 * 20 = 1,8 g/L.
L'entraînement subit par l'athlète depuis deux mois lui a t-il permis d'augmenter son potentiel ? Justifier.
Cette valeur est inférieure à la concentration mesurée deux mois auparavent : l'athlète a donc augmenté son potentiel.
A performance égale, la concentration en acide lactique dans le sang a diminué : l'athlète pourra courir plus vite sans produire plus d'acide lactique.Un lait frais ne contient pas d’acide lactique. En vieillissant, le lactose présent dans le lait se transforme en acide lactique, noté par la suite HA.

Aspect expérimental :
Lors de la préparation de la solution S un étape a été oubliée. La décrire.
Après avoir complétéla fiole jaugée avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, il faut agiter la solution afin de la rendre homogène.
Dans quel instrument place t-on les 50,0 mL de la solution S pour la titrer ? Donner son nom et le schématiser.

Erlenmeyer :

Avec quel instrument ajoute t-on la solution de soude ? Donner son nom et le schématiser.

Burette graduée :






 


On dose l’acide lactique, considéré comme le seul acide présent dans le lait étudié, par une solution d’hydroxyde de sodium : Na+ (aq) + HO- (aq) (soude) de concentration Cb = 5,00 x 10-2 mol.L-1.
On prélève un volume VA = 20,0 mL de lait que l’on place dans un bécher et on suit l’évolution du pH en fonction de volume Vb de soude versé.
 Quelle(s) électrode(s) est ou sont nécessaire(s) à la mesure du pH d’une solution aqueuse ?
Electrode combinée  ou bien électrode de verre ( pour la mesure du pH) et une électrode au calomel saturée ( référence).
Faire un schéma du dispositif expérimental.

Ecrire l’équation de la réaction qui se produit lors du mélange. Quelle caractéristique doit présenter cette réaction pour être adaptée à un dosage ?
AH aq + HO-aq = H2O(l) + A-aq.
La réaction support d'un dosage doit être rapide et totale.
Exprimer puis calculer la constante de réaction K correspondante. Conclure.
Données : couple acide/base : H2O/HO-(aq) : pKa1 = 14, 0 ; H3O+(aq)/H2O : pKa2 = 0 ; HA(aq)/A-(aq) : pKa3 = 3, 9.

K est très grand, la réaction dans le sens direct est totale.
On obtient les valeurs données dans le tableau suivant :

Vb(mL)
 0
 2,0
 4,0
 6,0
 8,0
 10
 11
 11,5
 12
 12,5
 13
 14
 16
pH
 2,9
 3,2
 3,6
 3,9
 4,2
 4,6
 4,9
 6,3
 8,0
 10,7
 11,0
 11,3
 11,5

En utilisant un diagramme de prédominance, déterminer quelle est, entre HA et A- l’espèce chimique prédominante au début du dosage.

D’après le tableau de valeur pour quel volume de soude versé, HA et A- sont-elles présentes en quantité égales ? Justifiez votre réponse.
à pH = pKa3 = 3,9, les concentrations de l'acide AH et de sa base conjuguée A- sont égales. On se trouve alors à la demi-équivalence du dosage.
Le tracé du graphe représentant l’évolution du pH en fonction du volume de soude versé montre que l’équivalence acide base est atteinte pour un volume de soude VB = 12,0 mL.






En déduire la quantité de matière d’acide lactique présente dans le volume VA de lait.
A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques.
n(AH = n(HO-) = VbCb = 12,0 10-3 *5,00 10-2 =6,00 10-4 mol.
Il est possible de réaliser ce dosage en utilisant un indicateur coloré. Parmi les indicateurs suivants, lequel est le plus adapté (les valeurs indiquées entre parenthèses délimitent les pH de la zone de
virage). Justifier votre réponse.
a. Hélianthine (3,1-4,4)  ; b. Rouge de méthyl (4,2-6,2)  ; c. Rouge de phénol (6,8-8,4).
L'intervalle de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pH du point équivalent ( pHéq =8,0 dans ce cas ).
Le rouge de phénol convient.
On considère qu’un lait frais a une concentration en acide lactique inférieure à 1,8 g. L-1.
Quelle est la masse d’acide lactique présente dans un litre de ce lait ? Conclure ?
6,00 10-4 mol d'acide lactique dans VA = 20 mL soit [AH] =6,00 10-4  / 20 10-3 = 0,300 mol/L
soit 0,300 *90 =2,7 g/L, valeur supérieure à 1,8 g/L : le lait n'est pas frais.
Donnée : masse molaire moléculaire de l’acide lactique : M(HA) = 90 g. mol-1.





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