I. Principe des dosages : II. Données de sécurité

Olympiades de la chimie 2012
académie de Besançon
dosage des ions nitrites dans l'eau
Dans les cours d'eau, notamment canalisés, et dans les régions densément habitées ou d'agriculture intensive, les nitrites
sont souvent un paramètre important de déclassement des cours d'eau. Chez l'homme et les mammifères, la présence de nitrites
dans le sang empêche l'hémoglobine de fixer convenablement l'oxygène. C'est l'une des causes de la « maladie bleue du nourrisson
», plus savamment appelée « méthémoglobinémie ». C'est pourquoi la teneur en nitrites dans l'eau potable est réglementée
(notamment pour la préparation des biberons) et, indirectement celle des nitrates en raison de leur capacité à se transformer en
nitrites. En milieu acide, comme c'est le cas dans l'estomac, les nitrites, souvent présents dans la charcuterie comme additifs (E250
et E249), forment avec les amines secondaires des nitrosamines toxiques, très vraisemblablement cancérigènes. La D.J.A de ces
deux additifs est de 0,06 mg/kg de masse corporelle
La formule de l'ion nitrite est NO 2–. La teneur en nitrite dans l'eau destinée à la consommation humaine est donc
règlementée, elle ne doit pas dépasser 0,1 mg/L (l'OMS préconisait 0,2 mg/L en 2006).
d'après http://fr.wikipedia.org/wiki/Nitrites
Le but du TP est de doser les ions nitrite dans une eau afin de savoir si elle est potable ou non. Pour cela, on va utiliser deux
techniques de dosage spectrophotométriques :
– la première (partie A) est adaptée de la technique décrite par la norme AFNOR NF T 90-013, c'est une méthode utilisant une
gamme d'étalonnage.
– la seconde (partie B) utilise la méthode des ajouts dosés.
I.
Principe des dosages :
En milieu acide, les ions nitrite réagissent avec une amine aromatique (composé comprenant une fonction amine –NH2 fixée
sur un noyau benzènique –C6H5), pour former un sel de diazonium selon une réaction appelé diazotation.
Ici on utilise le chlorure de N-(naphtyl-1) diamino-1,2-éthane ou NED :
NED
sulfanilamide
L'ion diazonium, en présence d'un dérivé de l'acide sulfanilique, l'amino-4-benzenesulfonamide ou sulfanilamide, donne un
complexe rose.
Cette réaction est très sensible ; elle permet de détecter de très faibles quantités d'ions nitrite. La limite de détection de la méthode
se situe aux environs de 1µg/L d'ions nitrite.
Elle est applicable directement à des échantillons dont la concentration massique en ions nitrite est inférieures à 1 mg/L.
II.
Données de sécurité :
réactifs
formule
chlorure de N-(naphtyl1) diamino-1,2-éthane
ou NED
C12H14N2 , 2 HCl
amino-4benzenesulfonamide
ou sulfanilamide
C6H8N2O2S
pictogrammes
Masse molaire
divers
259,2 g/mol
CAS n° 1465-25-4
172,2 g/mom
CAS n° 63-74-1
H319 - H315
Consignes de récupération :
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- toutes les solutions seront vidées dans un bidon de récupération prévu à cet effet.
III.
Données diverses :
Masses molaires atomiques ( g.mol-1) :
H : 1,0
N : 14,0
O : 16,0
Couleur
Longueur d'onde (nm) Couleur complémentaires
Violet extrême
400
Violet moyen
420
violet-bleu
440
Bleu moyen
470
Bleu-vert
500
Vert moyen
530
vert-jaune
560
Jaune moyen
580
jaune-orangé
590
Orange moyen
600
orangé-rouge
610
Rouge moyen
650
Rouge extrême
780
vert-jaune
Jaune
pourpre
Bleu
bleu-verdâtre
vert-bleu
Source : http://semsci.u-strasbg.fr/rouedes.htm
IV.
partie A : dosage par la méthode de la gamme d'étalonnage :
1.
Préparation de la gamme :
À partir d'une solution mère (Sm) à la concentration Cm = 10,0 mg/L en ions nitrite, vous allez devoir préparer par dilution
100 mL de solution étalon (Se) à 1,00 mg/L.
Attention : toute la suite du TP dépend de la précision avec laquelle vous aller préparer cette solution étalon !
1. Quel matériel, disponible sur votre paillasse, allez-vous utiliser ?
2. Indiquer brièvement les différentes étapes de la dilution.
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
Une fois que ces réponses ont été validées par un enseignant, réaliser la solution étalon Se.
Numéroter 7 tubes à essais de 0 à 6.
Introduire dans les 6 premiers tubes 0, 2, 4, 6, 8, 10 mL de solution étalon. (cf. tableau ci-dessous en cas de doute !)
Compléter chaque tubes à 10 mL avec de l'eau distillée.
Dans le tube n°6, introduire 10 mL d'eau à doser
Ajouter dans chaque tubes 0,2 mL de réactif de diazotation, boucher et homogénéiser.
Laisser la coloration se développer pendant environ 30 minutes.
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Pendant ce temps, vous pouvez répondre à quelques unes des questions suivantes et préparer le dosage de la partie B.
3. Compléter le tableau ci-dessous en expliquant le calcul de la concentration en ions nitrite pour la solution du tube n°1 :
tubes
0
(témoins)
1
2
3
4
5
0
2
4
6
8
10
Solution étalon
Se (mL)
Eau distillée
(mL)
Réactif (mL)
Concentration
en ions nitrite
(mg/L)
Calcul de la concentration dans le tube n° 1 :
2.
Mesures et exploitations :
On donne le spectre d'une des solutions obtenues :
spectre diazoïque
olympiades 2011-2012
A
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
longueur d'onde (nm)
4. À quelle longueur d'onde doit-on mesurer l'absorbance des solutions ?
5. À quoi sert la solution préparée dans le tube n°0 ?
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6. pourquoi la solution est-elle rose ?
✔
✔
Au bout de 30 minutes de repos, préparer 7 cuves spectrophotométriques avec un peu de chacune des solutions
contenues dans les tubes 0 à 6.
Mesurer les absorbances à l'aide du spectrophotomètre réglé à la « bonne » longueur d'onde et compléter le tableau
de la question 7.
7. tableau de mesures (cf. question 3 pour la première ligne) :
tubes
0
(témoins)
1
2
3
4
5
6
Concentration
en ions nitrite
(mg/L)
Absorbance
8. Tracer le graphe de l'absorbance en fonction de la concentration en ions nitrite (sur papier millimétré ou dans un
tableur selon le matériel mis à votre disposition) :
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8. Que peut-on dire des points expérimentaux ? À quelle loi cela correspond-il ?
9. déterminer la concentration en ions nitrites dans l'eau.
10. L'eau est-elle potable ?
V.
partie B : dosage par la méthode des ajouts dosés :
1.
Préparation de la gamme :
On utilisera la solution étalon (Se) à 1,00 mg/L et le tube témoins (tube n°0) que vous avez préparé dans la partie A.
✔
✔
Numéroter 5 tubes à essais de 1 à 5.
Préparer les tubes, de la même manière que pour la partie A, mais selon les indications données dans le tableau cidessous.
tubes
1
2
3
4
5
Solution étalon Se (mL)
0
2
3
4
5
Eau à doser (mL)
5
5
5
5
5
Eau distillée (mL)
5
3
2
1
0
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Réactif de diazotation
(mL)
✔
Laisser la coloration se développer pendant environ 30 minutes.
Pendant ce temps, vous pouvez terminer le dosage de la partie A.
11. Quelle est la différence essentielle entre cette technique est celle de la partie A ?
12. Dans le tableau ci-dessous, calculer les concentrations en ions nitrite (notées C aj) provenant de la solution étalon Se
seulement. Faire apparaître les calculs pour le tube n°5.
tubes
1
2
3
4
5
Caj (mg/L)
Calcul de la concentration dans le tube n° 5 :
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Mesure et exploitations :
✔
✔
Au bout de 30 minutes de repos, préparer 5 cuves spectrophotométriques avec un peu de chacune des solutions
contenues dans les tubes 1 à 5. Utiliser le tube 0 de la partie A pour « faire le blanc ».
Mesurer les absorbances à l'aide du spectrophotomètre réglé à la « bonne » longueur d'onde et compléter le tableau
suivant :
tubes
1
2
3
4
5
A
Caj (mg/L)
13. Tracer la graphe de l'absorbance en fonction de la concentration en ions nitrite (sur papier millimétré ou dans un
tableur selon le matériel mis à votre disposition) :
14. Que peut-on dire des points expérimentaux ?
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15. À l'aide de la réponse à la question 8, donner la relation liant l'absorbance A d'une des solutions préparée dans cette
partie et les concentrations C aj et Ci (concentration en ions nitrite provenant de l'eau à doser). On notera k le coefficient
de proportionnalité.
16. Que peut-on dire de Ci dans le cas de cette expérience ?
17. Montrer que dans ce cas, on a A = a x Caj +b, où a et b sont des constantes que l'on explicitera.
18. Déterminer les valeurs des constantes a et b à l'aide de la courbe tracée à la question 13.
19. Calculer Ci et en déduire la concentration CN en ions nitrite dans l'eau.
VI.
Comparaison des résultats.
20. calculer l'écart entre les résultats trouvés par les deux méthodes.
21. Quelles sont les sources d'erreurs pouvant expliquer cet éventuel écart ?
Sources :
– partie A : activités technologiques en biochimie 2 – CRDP d'aquitaine
– partie B : adaptée de « Utilisation d’un tableur dans l’exploitation des courbes de dosage spectrophotométrique » - S.
LECLERC, ENCPB / RNChimie.
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