Aurélie 06/06/07
 

bac S Polynésie 2007 : du jus de citron dans la confiture  ; titrage acide ascorbique

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Document 1 : d'autres corrigés labolycée.

Une confiture doit être prise ; les fruits, cuits avec du sucre et parfois du citron, formant une pâte suffisamment épaisse.

c'est la pectine des fruits, longue chaîne moléculaire de la famille des glucides, qui est la principale responsable de cette prise. Lors de la cuisson de la confiture, les fruits se disloquent, libérant la pectine qui passe dans le jus sucré. En refroidissant, les molécules de pectine forment un réseau en s'accrochant les unes aux autres par des liaisons appelées liaisons hydrogène. Celles-ci se font entre les fonctions dites acides et alcooliques qui jalonnent la molécule de pectine, fonctions qui doivent rester libres et intactes pour ne pas entraver la formation de ce réseau. Or l'eau qui se lie facilement à ces fonctions, risque de prendre la place. Ainsi du sucre qui capte l'eau en excès est ajouté. De plus, du jus de citron évite que les fonctions acides de la pectine ne se dissocient.

Extrait du site : http://www.espace-sciences.org

Document 2 :

Ajouté à 1 kg de fruits, le jus d'un petit citron suffira à donner l'acidité nécessaire pour que la pectine réagisse (...) Le jus de citron permet en outre d'éviter l'oxydation des fruits quand on les coupe et de leur conserver une belle couleur, notamment les fruits jaunes qui changent très facilement de teinte.

Extrait de : Larousse des confitures, Ed. Larousse.

Données :

La pectine est une longue molécule comportant des groupements acide -COOH et alcool. On la notera simplement en ne mettant en évidence qu'un groupe acide RCOOH.

Le jus de citron contient entre autres acides, de l'acide citrique ( à la concentration d'environ 0,40 mol/L) et de l'acide ascorbique à une concentration moindre. L'acide ascorbique ou vitamine C( C6H8O6) peut donner lieu à la demi-équation électronique suivante :

C6H8O6 = C6H6O6+ 2H+ + 2e-.

Formation du gel :

  1. Le groupe d'atomes caractéristiques de la fonction acide est -COOH. Quel est le groupe d'atomes caractéristiques de la fonction alcool ?
L'eau se lie volontiers à ces fonctions. Ecrire l'équation de la réaction de la pectine RCOOH avec l'eau.
- Le pKa du couple RCOOH / RCOO- est égal à 3,2. Placer sans justifier sur un axe de pH les domaines de prédominance des formes acide et basique de la pectine.
- Utiliser le diagramme précédent pour commenter la phrase " le jus d'un petit citron suffira à donner l'acidité nécessaire pour que la pectine réagisse".

 

Le groupe d'atomes caractéristiques de la fonction alcool est le groupe hydroxy -OH, fixé sur un carbone tétragonal.

Equation de la réaction de la pectine RCOOH avec l'eau :

RCOOH (aq) + H2O= RCOO-(aq) + H3O+(aq).

Domaines de prédominance des formes acide et basique de la pectine.

" le jus d'un petit citron suffira à donner l'acidité nécessaire pour que la pectine réagisse"

La pectine peut réagir si elle se trouve sous forme acide, c'est à dire si le pH est inférieur à pKa : le groupe -COOH est alors disponible ( non dissocié ).

Le jus acide du citron permet d'obtenir un pH inférieur à 3,2.

Conservation des fruits :

A partir des documents proposés pourquoi peut-on dire que l'acide ascorbique est un anti-oxydant ?

Quel autre mot peut-on utiliser plutôt que "anti-oxydant" à propos de l'acide ascorbique ? Justifier.

Teneur en acide ascorbique d'un jus de citron :

Un petit citron permet d'obtenir 6,2 mL de jus filtré. Ce jus est introduit dans une fiole jaugée de 100,0 mL que l'on complète avec de l'eau déminéralisée. On obtient 100,0 mL de solution S. On prélève alors un volume v1= 20,0 mL de solution S que l'on introduit dans un erlenmeyer. On ajoute un volume v2 = 20,0 mL de solution de diiode de concentration c2 = 2,00 10-3 mol/L. La couleur initialement brune du milieu réactionnel s'éclaircit peu à peu, mais ne disparaît pas. L'équation de la réaction totale qui se produit est :

C6H8O6 + I2 = C6H6O6+ 2H+ +2I-. (1)

  1. Que peut-on déduire de l'observation de l'évolution de la couleur du mélange du milieu réactionnel ?
    - Quel est l'inconvénient rencontré si on utilise la réaction (1) pour doser l'acide ascorbique ?
    L'excès de diiode est alors titré par une solution de thiosulfate de sodium de concentration c3 = 5,00 10-3 mol/L, en présence d'empois d'amidon. Il faut ajouter v3 = 14,5 mL de solution de thiosulfate de sodium pour obtenir la décoloration complète du milieu réactionnel. L'équation de la réaction qui se produit est : 2 S2O32- + I2 = S4O62- +2I-. (2)
    avancement (mol)
    2 S2O32-
    + I2
    = S4O62-
    +2I-
    initial
    0

    intermédiaire
    x

    à l'équivalence
    xE

  2. Déterminer la quantité de matière n de diiode ayant réagi avec les ions thiosulfate en utilisant le tableau d'avancement ci-dessus.
  3. Compléter les cases du tableau d'avancement suivant, repérée par le signe *, en justifiant.
    avancement (mol)
    C6H8O6
    + I2
    = C6H6O6
    +2I-
    + 2H+
    initial
    0

    *

    *

    intermédiaire
    x

    *

    *

    final
    xf

    *

    *

  4. Calculer la concentration de l'acide ascorbique dans le jus de citron testé.
 

 

Conservation des fruits :

Pourquoi peut-on dire que l'acide ascorbique est un anti-oxydant ?

"Le jus de citron permet en outre d'éviter l'oxydation des fruits "

L'acide ascorbique ou vitamine C( C6H8O6) peut jouer le rôle de réducteur et s'oxyder à la place des fruits suivant :

C6H8O6 = C6H6O6+ 2H+ + 2e-. ( oxydation d'un réducteur : des électrons sont libérés )

Teneur en acide ascorbique d'un jus de citron :

" La couleur initialement brune du milieu réactionnel s'éclaircit peu à peu, mais ne disparaît pas"

L'observation de l'évolution de la couleur du mélange du milieu réactionnel indique que :

- le diiode est en excès : la solution finale n'est pas incolore et le diiode est la seule espèce colorée.

- la transformation est lente : en conséquence elle ne peut pas servir de support d'un titrage.

Quantité de matière n de diiode ayant réagi avec les ions thiosulfate :
avancement (mol)
2 S2O32-
+ I2
= S4O62-
+2I-
initial
0
c3v3
n
0
0
intermédiaire
x
c3v3-2x
n-x
x
2x
à l'équivalence
xE
c3v3-2xE=0
n-xE=0
xE
2xE
c3v3-2xE=0 donne xE= ½c3v3.

n-xE=0 donne n= -xE ; n= ½c3v3.

n= 0,5 * 5,00 10-3 *14,5 10-3 ; n = 3,6 310-5 mol.

Concentration de l'acide ascorbique dans le jus de citron testé :
avancement (mol)
C6H8O6
+ I2
= C6H6O6
+2I-
+ 2H+
initial
0
v1 c1
v2 c2

intermédiaire
x
v1 c1 -x
v2 c2 -x

final
xf
v1 c1 -xf = 0
v2 c2 -xf= n

v2 c2 -xf= n donne : xf = v2 c2 - n ;

v1 c1 -xf donne v1 c1= xf ; v1 c1=v2 c2 - n ;

c1=(v2 c2 - n) / v1.

c1 = (2,00 10-3 * 20,0 10-3 - 3,63 10-5) / 20,0 10-3 = 1,85 10-4 mol/L.

Soit 1,85 10-5 mol dans la fiole jaugée de 0,1 L, ou dans 6,2 mL de jus de citron.

D'où : 1,85 10-5 / 6,2 10-3 =3,0 10-3 mol/L.
 
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