TP n°1

TP n°8
Titrages de la glycine
Introduction
La glycine est un acide α-aminé. Les acides α-aminés, sont des acides carboxyliques portant une
fonction amine (−NH2) sur le carbone n°2 (carbone « en α » du groupe COOH) :
H2N
COOH
R
H
Le groupe R est communément appelé le « reste » de l’acide aminé. Ce peut être un groupe alkyle ou
aryle ; il peut inclure des groupes hydroxyle, amine, carboxylique… Il existe ainsi près de cinq cents
acides aminés naturels, mais seulement vingt d’entre eux entrent dans la composition des protéines de
la plupart des espèces vivantes.
Quelques acides aminés :
H2N
H3C
COOH
H2N
H2N
_
OOC
COOH
H
COOH
HO
H
sérine
glutamate
COOH
HS
H
H
alanine
H2N
cystéine
Les acides aminés ont la propriété de pouvoir s’enchaîner les uns aux autres pour former des
polypeptides (que l’on nomme « protéines » lorsqu’il y a au moins 50 acides aminés enchaînés). Ceci
est possible par condensation des fonctions amine et acide carboxylique en une fonction amide, que
les biochimistes nomment la liaison peptidique :
liaison peptidique
O
H2N
R1
OH
H
O
O
+
H2N
R2
OH
H2N
R1
H
O
H
N
H
R2
OH
+ H2O
H
Dans les cellules vivantes, la liaison peptidique est formée dans des sites enzymatiques appelés
ribosomes, lors de la traduction du code génétique.
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La glycine
La glycine est le plus simple des acides aminés et le seul à être achiral, puisque le reste est un atome
d’hydrogène :
H2N
COOH
H
H
glycine
Étant donné que les acides aminés contiennent à la fois une fonction acide carboxylique et une
fonction amine, ce sont des espèces amphotères, c’est-à-dire qu’ils se comportent comme des acides
et comme des bases. De plus, un acide carboxylique étant plus acide qu’un ion ammonium, les acides
aminés existent en fait en solution aqueuse sous forme d’ammonium-carboxylates :
H
H
+
H N
C
H
H
O
O
Une telle espèce, neutre, mais aussi à la fois cation et anion, est appelée un amphion.
En solution aqueuse, on assiste à l’établissement de divers équilibres acido-basiques dus aux groupes
fonctionnels concernés. Selon le pH du milieu, la glycine peut exister principalement sous forme de
cation diprotonné AH2+ , sous forme d’amphion AH± , ou sous forme d’ion 2-aminocarboxylate A− :
H
H
AH2+
H
H
H
+
H N
H
H
+
H N
C
O
OH
H
H
AH±
H
C
O
O
N
C
H
H
O
O
A−
Les couples acido-basiques AH2+ /AH ± et AH ± /A− sont caractérisés par la valeur de leurs p𝐾𝑎
respectifs, que l’on notera p𝐾1 et p𝐾2 .
On donne : p𝑲𝟏 = 𝟐, 𝟒 et p𝑲𝟐 = 𝟗, 𝟖 pour la glycine.
Expérience 1 : Titrage de la glycine acidifiée
Vous disposez d’une solution aqueuse (S), contenant :
- de la glycine, à la concentration 𝐶0 ;
- de l’acide nitrique (rappel : acide fort de formule HNO3 ), à la concentration 𝐶1 > 𝐶0 .
L’objectif de votre titrage est de déterminer le plus précisément possible les valeurs des
concentrations 𝐶0 et 𝐶1 .
On procédera pour cela au titrage d’un prélèvement de 𝑉0 = 50 mL de solution (S) par une solution de
soude de concentration fournie.
Le titrage sera suivi simultanément par pH-métrie et conductimétrie.
Pour faciliter la compréhension du titrage, on fournit en ANNEXE une simulation informatique d’un
titrage similaire.
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Compte-rendu
Votre compte-rendu devra contenir :
a) Une présentation du titrage, avec notamment l’écriture des équations des réactions support de
titrage et la définition des volumes équivalents associés.
b) Une exploitation du titrage par pH-métrie classique
c) Une exploitation du titrage par la méthode de Gran
On rappelle que les équations des droites de Gran sont :
- pour la quantité de H3 O+ : 10−pH × (𝑉0 + 𝑉) = 𝑓(𝑉) ;
- pour la quantité de HO− : 10pH−14 × (𝑉0 + 𝑉) = 𝑔(𝑉) ;
- pour l’acidité de AH ± dosée seule : 10−pH × (𝑉 − 𝑉𝐸2 ) = ℎ(𝑉).
d) Une exploitation par la méthode conductimétrique
N.B. Pour chaque exploitation (b,c,d), on interprétera avec concision l’allure des courbes tracées
et on discutera des volumes équivalents que l’on peut déterminer et avec quelle précision.
e) Une conclusion, où vous déterminerez les concentrations 𝐶0 et 𝐶1 , en indiquant la précision de votre
détermination.
f) Quelques questions supplémentaires :
1) Auquel des deux p𝐾𝑎 de la glycine peut-on accéder par lecture graphique simple sur la courbe
pH = 𝑓(𝑉) ? En quel volume faut-il se placer ? Justifier que l’approximation d’Henderson est
applicable en ce point.
2) En quel point du titrage la solution est-elle, au niveau acido-basique, équivalente à une
solution de glycine AH ± ? Quel est alors le pH attendu ? Justifier la réponse. Pourquoi qualifie-ton ce point de point isoélectrique ?
Expérience 2 :Titrage de la glycine par la méthode de Sorensen
On dispose maintenant d’une solution de glycine de concentration 𝐶0 inconnue, ainsi que d’une
solution titrante de soude, de concentration fournie.
On souhaite procéder au titrage de la glycine en suivant ce dosage uniquement par pH-métrie.
a) Question préliminaire
Tracer l’allure de la courbe de titrage pH = 𝑓(𝑉) attendue. Expliquer pourquoi la pH-métrie ne
permet pas de déterminer l’équivalence avec précision.
Le formaldéhyde (méthanal) a la propriété de transformer les amines en imines :
R − NH2 + HCHO → R − N = CH2 + H2 O
L’imine est une base moins forte que l’amine de départ, ce que l’on vérifiera en mesurant le p𝐾𝑎
correspondant lors du titrage.
Ce changement de p𝐾𝑎 va également rendre le saut de pH beaucoup plus marqué, ce qui va rendre
possible le titrage avec exploitation pH-métrique classique.
On réalise donc un dosage indirect : on transforme l’intégralité de la glycine en l’imine
correspondante en apportant un excès de formaldéhyde, puis on dose l’imine.
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 Prélever 𝑉0 = 50,0 mL de solution de glycine à doser et les introduire dans un bécher forme haute.
 Ajouter environ 5 mL de formol (solution aqueuse de méthanal) dans le bécher.
Attention, le formol est une solution toxique !
 Agiter pendant quelques minutes.
 Procéder alors au titrage avec la soude en le suivant par pH-métrie.
On pourra faire un dosage « rapide » préalable pour localiser le saut. Utiliser pour cela la phénolphtaléine
comme indicateur coloré.
b) Exploiter les résultats du titrage par pH-métrie classique
c) Exploiter les résultats du titrage par méthode de Gran
d) Conclure, déterminer 𝐶0 et la précision
e) Déterminer le p𝐾𝑎 du couple iminium/imine et conclure quant à l’intérêt de la méthode de
Sorensen.
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ANNEXE : Titrage par de la soude d’une solution de glycine
acidifiée, simulé avec le logiciel Simultit
Bécher :100 mL ; glycine protonnée : AH2+ à 0,100 mol⋅L−1 + acide nitrique : H3 O+ à 0,050 mol⋅L−1
Burette : soude : HO− à 1,00 mol⋅L−1
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