1 Les boissons et leur acidité De tout temps les civilisations ont

Les boissons et leur acidité
De tout temps les civilisations ont cherché à se désaltérer avec un liquide qui ne leur causait pas de
maladies, l'eau potable n'étant pas une ressource toujours accessible. On constate qu'elles ont atteint leur
but de deux façons. Les civilisations de l'Est ont opté pour le thé qui est stérilisé lors de sa préparation
alors que les civilisations de l'Ouest, principalement en Europe mais aussi certaines régions d'Afrique,
ont choisi les liquides fermentés, vin ou bière. La fermentation alcoolique si elle se fait à base de fruits
se déroule en milieu acide et lorsque à base de grain il y acidification dans le processus de fermentation
(acide lactique). Cette acidification limite la croissance des bactéries pathogènes comme le botulinium...
et garde ces boissons saines pour la consommation. Un exemple célèbre est le vinaigre servi au Christ
qui faisait partie de la ration des soldats romains, le vin étant facilement transformé en vinaigre sous les
climats chauds.
Lorsqu’à la fin du siècle dernier on a voulu créer une boisson qui revivifie, on y a mis de la caféine,
probablement un peu d'extrait de coca, du sucre, du gaz carbonique et de l'acide phosphorique. Ces deux
derniers éléments amènent le pH au niveau de 2 rendant ainsi la fermentation du sucre ajouté impossible
ou du moins très ralentie. En effet les levures tolèrent mal les hauts niveaux d'acidité d'où les conserves
dans le vinaigre.
C'est pourquoi nous examinerons l'acidité d'échantillons de vin et d'un cola, le Coke. Comme ces
liquides sont fortement colorés (du moins le vin rouge et les colas) le titrage de l'acidité sera fait au
moyen du pH mètre. Du côté des colas le Coke mentionne comme constituant l'acide phosphorique alors
que le Pepsi ajoute en plus de l'acide citrique.
Contenu en CO2 d'une boisson gazeuse (ici le Coca-Cola).
Pour éviter que le CO2 ne se
dégaze dans des proportions
importantes lors de l'analyse du
cola non dégazé, il faut prendre
certaines précautions (dans la
réalité d'un contrôle en usine, les
précautions à prendre seraient
plus complexes).
Comme le CO2 se dégagerait
durant le titrage par une solution
de NaOH, nous procéderons par
titrage en retour. La boisson
gazeuse sera versée dans un
cylindre contenant déjà une
quantité suffisante de NaOH
pour transformer tout le H2CO3
en HCO3 - -. La solution sera
titrée ensuite par HCl. Pour calculer la quantité exacte de CO2 on soustraira la contribution des autres
acides (H3PO4, citrique etc.) pour la région de pH correspondant au titrage de H2CO3 en HCO3 - - en
effectuant un titrage par NaOH de la boisson gazeuse ( ici le Coca-Cola) préalablement dégazée.
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Contenu en acides (H3PO4, citrique) du Coca-Cola.
L'acide citrique est mentionné comme ingrédient du Pepsi et est absente du Coca-cola. L'analyse des
courbes de titrage par NaOH de la boisson préalablement dégazée et leur comparaison avec des courbes
théoriques nous permettra d'évaluer l'impact de la composition sur le comportement acide-base.
Acidité d'un vin.
L'analyse des courbes de titrage par NaOH d'un inconnu de vin permettra de mesurer l'acidité de ces
boissons exprimée en g/L d'acide tartrique. La comparaison avec des courbes théoriques permettra
d'évaluer la fraction d'acide tartrique présente sous forme de tartrate acide ou bi tartrate.
Vous travaillerez en équipe, chaque équipe aura à titrer le Coke dégazé, le Coke non-dégazé, et deux (2)
inconnus de vin soit, au total, 4 titrages.
------------------------------------------------------------------Cahier de laboratoire
Dans votre cahier de laboratoire vous devrez, avant de commencer le laboratoire, y inscrire la formule
chimique détaillée (CH3CHOH...), la masse molaire et les constantes d'acidité des acides suivants :
Acide tartrique
Acide succinique
Acide lactique
Acide citrique
Acide phosphorique
Vous présenterez vos résultats de titrage sous forme de tableau à trois colonnes (volume ajouté, pH,
dpH/dV). Vous calculerez le dpH/dV en faisant le titrage. Cette valeur vous sera utile pour prévoir le
volume suivant à ajouter pour un intervalle de 0,3 pH. Comme leur longueur peut varier, vos tableaux
seront faits au labo.
Distribution des tâches :
Les titrages peuvent se faire par équipe de deux étudiants, où à tour de rôle l'un manipule la burette et
l'autre note les valeurs. Vous pouvez aussi opérer individuellement.
Calibrer le pH-mètre.
Chaque équipe de deux devra effectuer:
Le titrage du Coke non dégazé, (avec HCl 0,5 M)
Le titrage du Coke totalement dégazé, (avec NaOH 0,05 M)
Le titrage d'un inconnu de vin (un inconnu par étudiant) (avec NaOH 0,11 M)
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PROTOCOLE :
Solutions à préparer :
- Solution de NaOH 0,11 M préparée lors de l'expérience sur la vinaigrette.
- 500 mL de NaOH 0,05 M préparé par dilution (250 mL/500mL) de la solution précédente
- Solution de HCl 0,50 M préparée lors de l'expérience sur la vinaigrette
- Solution de NaOH 2M (préparée par la technicienne ou le technicien).
--------------------------------------------------------------------Manipulations
Titrage des vins (avec NaOH 0,11 M)
Pipetez 50 mL d'échantillon dans un bécher de 250 mL au-dessus duquel vous aurez installé une
burette de 50 mL remplie de NaOH 0,11 M.
Ajoutez 50 mL d'eau, installez l'électrode de pH que vous aurez préalablement calibrée.
Ajoutez un barreau magnétique et relevez l'électrode pour qu'elle ne puisse être heurtée par le
barreau magnétique et agitez doucement.
Notez le pH et ajoutez de volumes de NaOH de façon à obtenir des lectures de pH distantes
d'environ 0,3 unités de pH.
Prévoyez le volume à ajouter en observant les variations de pH lors du dernier ajout.
Vous rendre à pH d'environ 10,5
Manipulation des échantillons de colas.
Pour éviter que le CO2 ne se dégaze dans des proportions importantes lors de l'analyse du cola non
dégazé, il faut prendre certaines précautions (dans la réalité d'un contrôle en usine, les précautions à
prendre seraient plus complexes).
Coca-cola ("Coke")
Vous prélèverez de la canette, préalablement refroidie, une première portion de 100 mL de Coke
qui sera transférée dans un cylindre contenant une solution de NaOH 2 M, le NaOH neutralisera le CO2
empêchant son dégagement,. Une deuxième portion d'environ 120 mL qui servira au titrage du Coke
dégazé est transférée dans un erlenmeyer à vide.
Voici la procédure détaillée:
Refroidir au préalable la canette dans un mélange de glace et eau.
Prendre un cylindre gradué de 100 mL et le remplir à 100 mL avec de l'eau distillée.
Ajouter, en utilisant une pipette, 10 mL d'eau. Noter avec un crayon marqueur le niveau de liquide
dans le cylindre (soit 110 mL), vider le cylindre
Ajouter (au moyen d'un cylindre gradué de 10 mL) un volume de 10 mL de NaOH 2M dans le
cylindre de 100 mL préalablement marqué.
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Ouvrir la canette et transvider avec précaution 100 mL de Coca-cola dans le cylindre soit jusqu'à
la ligne de 110 mL tracée plus haut, scellé le cylindre avec un «parafilm» et agiter par inversion.
Transférer le contenu du cylindre dans un bécher de 250 ou 400 mL. Rincer le cylindre avec un
peu d'eau distillée et titrer comme indiqué plus bas.
Titrage du Coke non dégazé. (avec HCl 0,5 M)
Installer au-dessus du bécher contenant le "Coke" non dégazé préparé ci-dessus une burette de 50
mL remplie de HCl 0,5 M.
Installer l'électrode de pH que vous aurez préalablement calibrée. Ajouter un barreau magnétique
et relevez l'électrode pour qu'elle ne puisse être heurtée par le barreau magnétique.
Mettre en marche l'agitation magnétique.
Noter le pH et ajoutez de volumes de HCl de façon à obtenir des lectures de pH distantes d'environ
0,3 unités de pH.
Prévoyer le volume à ajouter en observant les variations de pH lors du dernier ajout.
Vous rendre à pH plus petit que 2.
Dégazage du Coke
Transférer dans un erlenmeyer à vide de 500 mL environ120 mL de Coke, avec un barreau
magnétique.
Brancher la fiole sur un système à vide du laboratoire et mettre sous agitation.
Faire le vide dans l’erlenmeyer contenant le coke jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de bulles (20 min).
Remettre à la pression normale et prélever avec un cylindre le 100 mL pour le titrage suivant.
Titrage du Coke avec NaOH 0,05 M
Transférez le 100 mL d'échantillon provenant de la fiole à vide dans un bécher de 250-400 mL audessus duquel
vous aurez installé une burette de 50 mL remplie de NaOH 0,05 M.
Installez l'électrode de pH que vous aurez préalablement calibrée.
Ajoutez un barreau magnétique et relevez l'électrode pour qu'elle ne puisse être heurtée par le
barreau magnétique.
Agitez doucement.
Notez le pH et ajoutez de volumes de NaOH de façon à obtenir des lectures de pH distantes
d'environ 0,3 unités de pH.
Prévoyez le volume à ajouter en observant les variations de pH lors du dernier ajout.
Vous rendre à pH d'environ 10,5.
Rapport :
Le rapport se complétera sur deux semaines. Pour la première semaine vous porterez en graphique sur
les fichiers Excel du site web, les valeurs obtenues pour les différents titrages. Sauvegarder ces fichiers
Excel de manière qu’ils vous soient accessibles au prochain labo.
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