OLYMPIADES REGIONALES DE CHIMIE 2004

Olympiades de chimie 2012/2013
Thème : chimie et sport
TP : Dosage du glucose dans une boisson énergétique
Introduction
Une boisson énergétique est une boisson créée pour l’activité sportive. Elle contient notamment des glucides à
assimilation rapide, des vitamines et des sels minéraux.
Elle ne doit pas être confondue avec une boisson énergisante qui contient notamment des excitants.
Le glucose est un glucide à assimilation rapide, de formule brute C6H12O6.
L’objectif de la séance est de doser le glucose dans la boisson « Powerade ion 4 », c’est-à-dire déterminer sa
concentration massique dans cette boisson.
Données utiles
Les glucides
Ce sont des composés contenant plusieurs groupes hydroxyle et qui comportent (ou qui sont susceptibles de
libérer) un groupe carbonyle de la fonction aldéhyde ou cétone.
Certains glucides fréquemment présents dans les boissons sont :
- le saccharose C12H22O11 ;
- le glucose C6H12O6 soit HOH2C-(CHOH)4-CHO ;
- le fructose C6H12O6 soit HOH2C-(CHOH)3-CO-CH2OH.
Le glucose et le fructose sont des glucides simples appelés “oses” ou monosaccharides. Ils sont très présents dans
la nature.
Le saccharose est un glucide plus complexe qui entre dans la famille des « osides ». Il résulte de l’association
d’une molécule de glucose et d’une molécule de fructose. On peut l’extraire de la canne à sucre ou de la
betterave.
Le diiode
Le diiode est un oxydant dont la couleur brune en solution est caractéristique.
En milieu acide, le couple oxydant réducteur dans lequel le diiode est impliqué est I2/I-.
En milieu basique, le diiode se dismute en ion iodure I- et en ions iodate IO3-. C’est alors l’ion iodate qui joue le
rôle d’oxydant à la place du diiode.
Le dosage du diiode s’effectue à l’aide des ions thiosulfate S2O32- selon une réaction d’oxydoréduction.
Lors de l’ajout de solution titrante, la couleur brune disparaît lentement. L’instant de décoloration totale étant
difficilement perceptible, on ajoute avant l’équivalence (solution jaune pâle) un peu d’empois d’amidon qui
devient bleu en présence de diiode.
Cette coloration disparaît brutalement quand le diiode est totalement consommé.
Sécurité
 Solution aqueuse d’acide chlorhydrique : corrosive
 Solution aqueuse d’hydroxyde de sodium : corrosive
 Solution aqueuse de diiode : nocive
Le port de lunettes de sécurité et de gants est obligatoire durant toute la durée du TP.
Ne pas jeter à l’évier les mélanges obtenus à la fin des dosages réalisés. Utiliser les bidons de récupération prévus
à cet effet.
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Principe de la manipulation
On réalise d’abord la dilution par 10 d’une boisson énergétique.
Ensuite, la fonction aldéhyde du glucose est oxydée, en milieu basique, en ion gluconate en présence d’un excès
d’ions iodate.
Les ions iodate proviennent de la dismutation, en milieu basique, du diiode en ions iodate et en ions iodure.
On repasse ensuite en milieu acide : les ions iodate en excès sont régénérés en diiode qui sera dosé par des ions
thiosulfate.
L’exploitation de la manipulation permet de déterminer la concentration en glucose de la boisson.
Protocole expérimental
I. Dilution de la boisson
Réunir le matériel nécessaire à la préparation de 50,0 mL de boisson énergétique diluée par 10 par rapport à la
solution commerciale fournie.
Après validation par le professeur, conduire le protocole de dilution.
II. Oxydation du glucose en milieu basique



Dans un erlenmeyer de 100 mL, introduire un volume V0 = 10,0 mL de boisson diluée, un volume
VI2 = 20,0 mL de solution de diiode de concentration [I2] environ égale à 5.10-2 mol.L-1 et 5 mL de
solution d’hydroxyde de sodium de concentration 2 mol.L-1.
Boucher, agiter et laisser reposer 30 minutes à l’obscurité.
Pendant ce temps, conduire le protocole de la partie suivante.
III. Dosage de la solution de diiode de concentration [I2]
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

Dans un erlenmeyer de 100 mL, introduire un volume V1 = 10,0 mL de solution de diiode.
Remplir la burette avec une solution de thiosulfate de sodium de concentration
[S2O32-] = 1,00.10-1 mol.L-1.
Ajouter la solution titrante jusqu’à obtenir une teinte jaune pâle, introduire alors quelques gouttes
d’empois d’amidon.
Poursuivre l’ajout de solution titrante. L’équivalence correspond à une décoloration totale
de la solution.
Soit Vthio le volume de solution titrante versé à l’équivalence (feuille réponse).
IV. Dosage de l’excès de diiode

Reprendre l’erlenmeyer maintenu 30 minutes à l’obscurité. Ajouter 10 mL de solution d’acide
chlorhydrique de concentration 2 mol.L-1.
 Doser la totalité du volume de l’erlenmeyer par la solution de thiosulfate de sodium selon les consignes
imposées dans la partie III.
Soit Veq le volume de solution titrante versé à l’équivalence (feuille réponse).
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Feuille réponses
1. Citer les groupes caractéristiques présents dans les molécules de glucose et de fructose.
Groupes carbonyle C=O et hydroxyle O-H
2. Ecrire l’équation de la réaction de synthèse du saccharose à partir de glucose et de fructose.
C6H12O6 + C6H12O6  C12H22O11 + H2O
3. Expliquer pourquoi on aoute de l’hydroxyde de sodium dans la partie II.
On a besoin d’être en milieu basique pour que le diiode soit transformé en ion iodate
4. Sachant que les couples oxydant/réducteur concernés sont I2/I- et IO3-/I2, montrer que l’équation de réaction de
dismutation du diiode en milieu basique s’écrit : 6 I2 + 12 HO-  2 IO3- + 10 I- + 6 H2O
I2 + 2e- = 2 I- (X 5)
12 HO-la =quantité
2 IO3- n
+2 6d’ions
H2O hydroxyde
+ 10 e1.I2 +Calculer
titrés dans 20,0 mL de solution S :
Somme membre à membre et élimination des électrons.
5. Sachant que les couples concernés sont IO3-/I- et R-CO2-/R-CHO (ion gluconate/glucose), montrer que
l’équation de la réaction d’oxydation du glucose s’écrit : IO3- + 3 R-CHO + 3 HO-  I- + 3 R-CO2- + 3 H2O
IO3- + 3 H2O + 6 e- = I- + 6 HOR-CHO + 3 HO- = R-CO2- + 2 H2O + 2 e-
(X3)
Somme membre à membre et simplification.
6. Sachant que les couples concernés sont I2/I- et S4O62-/S2O32-, montrer que l’équation de la réaction de dosage
du diiode s’écrit : I2 + 2 S2O32-  2 I- + S4O62I2 + 2e- = 2 I2 S2O32- = S4O62- + 2 eSomme membre à membre
Vthio =
7. Ecrire la relation entre les quantités de matière de diode et d’ions thiosulfate versées à l’équivalence du dosage
de la partie III et en déduire la valeur de la concentration [I2].
nI2 = ½ nS2O32- selon l’équation écrite au 6.
2-
Cette relation devient : [I2].V1 = ½ [S2O3 ].Vthio
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Veq =
8. Exprimer et calculer la quantité de matière de diiode ndiiode excès dosée dans la partie IV.
ndiiode excès = ½ nS2O32- = ½ [S2O32-].Veq
9. Pourquoi avoir ajouté de l’acide chlorhydrique avant le dosage de la partie IV ?
On doit repasser en milieu acide pour transformer l’excès d’ion iodate en diiode.
10. Exprimer et calculer la quantité de matière de diiode ndiiode introduite lors de l’oxydation du glucose
ndiiode = [I2].VI2
11. Exprimer et calculer la quantité de matière de diode ndiode
glucose.
cons
consommée par la réaction d’oxydation du
ndiode cons = ndiiode – ndiode excès
12. En s’appuyant sur l’équation de la réaction de dismutation du diiode en milieu basique, exprimer puis
calculer la quantité de matière niodate d’ions iodate consommée par la réaction d’oxydation du glucose.
niodate = (1/3) ndiode cons selon l’équation de réaction écrite au 4.
13. En s’appuyant sur l’équation de la réaction d’oxydation du glucose, exprimer puis calculer la quantité de
matière nglucose de glucose dans la boisson diluée.
nglucose = 3 niodate selon l’équation de réaction écrite au 5 donc nglucose = ndiiode cons
14. En déduire la quantité de matière n0 de glucose dans la boisson commerciale, puis les concentrations molaire et
massique de glucose dans cette même boisson.
n0 = 10 nglucose
[glucose] = n0 / V0