Détermination de l`indice de saponification d`une huile d`olive.

OLYMPIADES DE LA CHIMIE 2006-2007
07/02/2007
EPREUVES PRATIQUES DES ELIMINATOIRES
REGIONALS POITOU-CHARENTES
NOM :
PRENOM :
NOTE
/40
Ce document doit être rendu en entier à la fin de l’épreuve
Tous les résultats seront inscrits dans les espaces suivant chaque question
Le biodiesel : nouveau carburant pour l’avenir ?
Le biodiesel, biogazole (en France on parle aussi de Diester® qui est une marque déposée), est un carburant
obtenu à partir d’huile végétale ou animale transformée par une réaction de transestérification. L’intérêt
principal du biodiesel est d’être issu d’une énergie renouvelable n’augmentant pas le taux de CO2 présent dans
l’atmosphère. En effet durant sa croissance la plante (colza) consomme par photosynthèse la même quantité de
CO2 que la combustion du carburant dégagera.
Cette nouvelle alternative aux pétrodiesel (diesel classique) nécessite une parfaite connaissance des huiles
végétales utilisées. En effet les propriétés du biodiesel employé comme carburant sont généralement tributaires
du choix des matières premières. L’un des critères déterminant est l’indice de saponification. L’indice de
saponification est le nombre qui exprime en milligramme la quantité d’hydroxyde de potassium nécessaire pour
neutraliser les acides gras libres RCOOH et saponifier les triglycérides CH2-(OOC-R)-CH(OOC-R)-CH2-(OOCR) (comportant trois fonctions esters) existants dans 1g de substance.
L’épreuve comporte une manipulation suivie de la rédaction d’un compte rendu. Il est indispensable de lire
l’ensemble du texte (manipulation et compte-rendu) ; les questions posées peuvent aider à la
compréhension des manipulations.
Le port des lunettes et de la blouse est obligatoire
Détermination de l’indice de saponification d’une huile d’olive.
MODE
OPERATOIRE
La détermination de l’indice de saponification nécessite deux manipulations qui seront réalisées en suivant le
mode opératoire suivant :
1) Manipulation préalable : dosage à blanc.
-
-
Introduire dans un ballon (ou erlenmeyer) de 100 mL (ou de 250 mL) un volume E= 20 mL de solution
d’hydroxyde de potassium en solution dans l’éthanol de concentration CKOH et un barreau magnétique
pour agiter le mélange.
Adapter un réfrigérant à reflux et porter au bain-marie bouillant pendant 30 min.
Pendant ce temps commencer à rédiger le compte-rendu et préparer le montage du futur dosage.
Laisser refroidir puis doser 10 mL du contenu du ballon, après l’avoir transvaser dans l’erlenmeyer
prévu à cet effet, à l’aide d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration cH+ connu, en utilisant
comme indicateur coloré la phénolphtaléine. Soit V0 le volume équivalent obtenu.
Remarque importante : pour un gain de temps, commencer la manipulation 2 (dosage effectif) en utilisant le
même réfrigérant et un nouveau ballon, avant d’effectuer le dosage à blanc.
2) Détermination de l’indice de saponification : dosage effectif
Le deuxième ballon (ou erlenmeyer) mis à votre disposition contient une masse m d’huile d’olive à
analyser, voisine de 2 g et connue avec précision.
-
Ajouter un volume E= 20 mL de solution d’hydroxyde de potassium en solution dans l’éthanol de
concentration CKOH et un barreau magnétique pour agiter le mélange.
Adapter un réfrigérant à reflux et porter au bain-marie bouillant pendant 30 min.
Pendant ce temps continuer à rédiger le compte-rendu.
Laisser refroidir puis doser 10 mL du contenu du ballon, après l’avoir transvaser dans l’erlenmeyer
prévu à cet effet, à l’aide d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration cH+ connu, en utilisant
comme indicateur coloré la phénolphtaléine. Soit Veq le volume équivalent obtenu.
QUESTIONS
1) Soit un acide de formule RCOOH et un alcool de formule R’OH. Ecrire l’équation-bilan de la réaction
d’estérification entre ces deux composés. (/1,5)
2) Ecrire l’équation de saponification d’un ester R-COOR’ en présence d’une solution de soude. (/1,5)
3) Ecrire l’équation de saponification d’un triglycéride CH2-(OOC-R)-CH(OOC-R)-CH2-(OOC-R) en
présence d’une solution de soude. Les trois fonctions esters réagissent. (/1,5)
4) D’après le mode opératoire, dégager le principe de la manipulation (réaction/dosage) (/3)
5) Pourquoi chauffe-t-on pendant 30 minutes ? (/1)
6) Quel est le rôle du réfrigérant à reflux ? (/1)
7) Pourquoi le mélange est agité ? (/1)
8) Pourquoi utilise-t-on de l’éthanol comme solvant et non de l’eau ? (/1)
9) Ecrire l’équation de la réaction ayant lieu lors du dosage à blanc. (/1,5)
10) Calculer la concentration de la potasse alcoolique utilisée. (/1,5)
11) Lors du dosage effectif, l’hydroxyde de potassium réagit, pendant le chauffage à reflux avec les acides
gras RCOOH d’une part et les triglycérides d’autre part. Ecrire l’équation-bilan de la réaction de
l’hydroxyde de potassium sur les acides gras de l’huile. (/1,5)
12) Sachant que l’on a utilisé l’hydroxyde de potassium en excès, faire le bilan des espèces présentes dans
le ballon avant et après chauffage à reflux. Noter celles qui ont des propriétés acido-basiques en
précisant si ce sont des acides ou des bases. (/3)
13) L’utilisation de la phénolphtaléine comme indicateur coloré permet de repérer la fin de réaction entre
l’acide chlorhydrique et l’excès de d’hydroxyde de potassium. Ecrire l’équation de la réaction puis exprimer
la quantité de matière d’hydroxyde de potassium en excès, n1(KOH) en fonction de cH+ et Véq. (/1,5)
14) Déduire des relations précédentes l’expression de la quantité de matière d’hydroxyde de potassium ayant
réagi avec les acides gras et triglycérides de l’huile, n2(KOH) en fonction de c(H+), V0 et Véq. (/1,5)
15) En déduire l’expression de l’indice de saponification en fonction de c(H+), VO, Véq., MKOH et m (masse de
substance analysée) (/3)
16) application numérique : M KOH=56,1 g.mol-1. (/2)
Donner les valeurs des deux volumes équivalents trouvés V0 et Véq.
Calculer l’indice de saponification de l’huile analysée.
17) Si l’on considère que l’huile analysée contenait uniquement des triglycérides (absence d’acides gras) :
Donner la formule littérale permettant de déterminer la masse molaire de triglycéride. (/5)
Manipulation (/8)