Iodure de potassium : 2 g Iode métalloïde I 2 : 1 g Eau q.s. ad 100 g (1)

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1 TP NEW STYLE 1S THÈME OBSERVER/MATIÈRES COLORÉES/AVANCEMENT DOSAGE COLORIMÉTRIQUE D UNE SOLUTION DE LUGOL PAGE 1 / 5 NOM :... PRÉNOM :... CLASSE :... DATE :... Document 1 : Le médicament Le Lugol est une solution antiseptique vendue dans le commerce. Cette solution contient du diiode qui donne à la solution sa couleur jaune Document 2 : Formulation de la solution de Lugol Iodure de potassium : 2 g Iode métalloïde I 2 : 1 g Eau q.s. ad 100 g (1) La formule ci- dessus est prescrite sous le nom «Lugol» à 1 % (2) La formule officielle à la pharmacopée française est : soluté iodo- ioduré fort dit de Lugol. (3) (1) q.s. = quod satis, expression latine signifiant en quantité suffisante. (2) La notice indique "contient 1% de diiode", ce qui signifie que 100 g de solution contient 1 g de diiode. (3) Pour augmenter la solubilité du diiode dans l eau, on y ajoute un excès d iodure de potassium (K + (aq) + I - (aq)) Doc 3: Propriétés des espèces chimiques Solution de Lugol : Le diiode en solution aqueuse est responsable de la couleur jaune marron de la solution qui le renferme Solution aqueuse de thiosulfate de sodium (Na + 2- (aq) + S (aq) ) 2- L ion thiosulfate S et l ion sodium Na + en solution aqueuse sont sans effet sur la couleur de la solution Solution d iodure de potassium (K + (aq) + I - (aq)) sans effet sur la couleur de la solution 2- L ion thiosulfate S en présence de diiode réagit pour former des ions tétrationate S (aq) et ions iodure + I - Empois d amidon L empois est obtenu par agitation de la poudre d amidon dans de l eau chaude. L'empois d'amidon est constitué d une grosse molécule structure hélicoïdale dans laquelle vient se loger le diiode. Le complexe ainsi formé colore la solution d une couleur bleue, intense Doc 4: Technique de laboratoire : Le dosage complexe de l amidon avec le diiode Doc 5: Technique de laboratoire : utilisation de la burette graduée Placer un récipient ( dit poubelle) sous la burette Rincer la pipette d abord avec de l eau distillée robinet grand ouvert Rincer avec la solution titrante robinet grand ouvert Fermer le robinet, et remplir la burette au delà de la graduation «zéro» Ouvrir le robinet en grand, le temps de purger la burette, c est à dire chasser les bulles d air (observer le bas de la burette) Rajouter du réactif titrant si nécessaire afin que le niveau dépasse la graduation «zéro» Faire la mise à zéro, en ajustant le niveau sur la graduation zéro en veillant à bien positionner son regard au niveau du trait pour éviter des erreurs de parallaxe, le bas du menisque doit affleurer la

2 graduation. Doc 6: Masse molaire atomique : Élément K I S O Na Masse molaire atomique 39,10 126,9 32,07 16,00 22,99 (g.mol - 1 ) Manipulation 5 min RAIS I. La solution commerciale de Lugol (doc1) a) Montrer que la masse molaire moléculaire du diiode vaut 254 g.mol - 1.( M ( I )= 127 g.mol - 1 ) M I! = 2 M(I! ) M I! = M I! = 254 g. mol!! 5 min b) On considère que 1L de solution ont une masse de 1kg (1 kg vaut 1000 g). Montrer que la quantité de RAIS matière en diiode contenue dans 1L de solution vaut vaut 3,9x10-2 mol.( 1L = 10-3 ml ) la quantité de matière de diiode contenue dans un Litre de solution n(i! ) = m (!! ) M (!! ) il faut donc chercher la masse de diiode contenue dans un litre de Lugol le doc 2 indique : "contient 1% de diiode", ce qui signifie que 100 g de solution contient 1 g de diiode m!"#$! 100 = 1% m(i! ) d où la masse de diiode contenue dans une masse de lugol est donnée par si m!"#$! = 10! g d où m(i! ) = m!"#$! m(i! ) = 10! m I! = 10g n(i! ) = (I! ) = 3,9. 10!! mol 5 min II. Dilution RAIS Avant le dosage on décide avant le dosage de diluer 10 fois la solution commerciale. On dispose pour cela du matériel de laboratoire suivant : Béchers de 50 ml, 100 ml, 500 ml Pipettes jaugées de 5mL, 10 ml, 20 ml, 25 ml Éprouvettes graduées de 50mL, 100 ml, 250 ml Fioles jaugées de 50 ml, 100 ml, 500 ml, 1L. Pipettes graduées 10mL, 25 ml, 30 ml a) Que vaut le facteur de dilution? F = C!è!" = V!"##$ = 10 C!"##$ V!è!" Pour diluer 10 fois, le volume de la solution fille doit être dix fois plus grand que le volume de la solution mère à prélever RAIS b) Quelle verrerie utiliseriez- vous pour réaliser la dilution? (types et volumes) Pour le prélèvement : une pipette jaugée Pour réaliser la solution fille : une fiole jaugée Choix possible : - pipette jaugée de 10mL et une fiole jaugée de 100 ml Ou

3 - pipette jaugée de 5 ml et une fiole jaugée de 50 ml 5 min b) Réaliser la dilution le prélèvement ne doit pas être fait dans le flacon qui renferme la solution mère ; mais dans un becher dédié à cet usage - la pipette jaugée pour le prélèvement doit être rincée une fois à l eau distillée et une seconde fois avec un peu de solution mère - la fiole jaugée ne nécessite qu un seul rinçage à l eau distillée - la burette graduée rincée d abord à l eau distillée puis avec un peu de solution titrante 10 min III) La réaction de dosage APP 5 min APP Pour réaliser le dosage du diiode de la solution de Lugol, on fait réagir une solution de thiosulfate de sodium, sur une prise d essais de 10,0 ml de la solution diluée de Lugol précédemment préparée. a) Écrire l équation chimique ajustée du dosage (doc 3) I! (!") + 2S!O!!! (!") 2I! (!") + S! O!!! (!") les ions sodium, ions potassium et ions iodure déjà présents dans le lugol sont des espèces spéctatrices et ne doivent pas apparaître dans l équation de la réaction chimique b) Quelle est la solution titrante, dans quelle verrerie sera- elle placée? (doc 4) - la solution titrante est la solution de thiosulfate de sodium car sa concentration est connue - la solution titrée est la solution de lugol dont on cherche à déterminer la concentration 5 min c) (appel du professeur pour vérification) Remplir la burette avec la solution titrante - le remplissage de la burette, son remplissage, et l évacuation de la bulle nécessitent un bécher dit bécher poubelle placé sous la burette - l erlenmeyer qui reçoit la solution titrante ne nécessite qu un rinçage à l eau distillée - le barreau aimanté de l agitateur magnétique doit être rincé et sécher avant d être introduit dans l erlenmeyer 2 min d) Prélever précisément un volume V 1 =10,0 ml de solution de Lugol diluée précédémment et le transvaser dans l erlenmeyer contenant l agitateur magnétique e) Ajouter approximativement 20 ml d eau distillée et préciser la verrerie utilisée - l ajout d eau distillée dans l erlenmeyer qui contient la solution titrée, ne nécessite pas l utilisation d une verrerie précise f) Ajouter quelques gouttes d empois d amidon 2 min g) Justifier la couleur de la solution, après l ajout d empois d amidon (doc. 3) APP L empois d amidon, colore la solution de lugol en bleu très sombre, car du diiode est présent 2 min h) Mettre en route l agitateur magnétique, puis verser progressivement 1,00 ml de solution titrante RAIS A ce stade quel est le réactif limitant? justifier votre réponse La solution demeure bleue foncée, à ce stade, il y a toujour du diiode présent dans la solution malgré l ajout de thiosulfate. Le diiode est en excès, le réactifi limitant à ce stade est donc l ion thiosulfate de la solution titrante 2 min i) A quel moment observera- t- on une décoloration de la solution titrée contenue dans l erlenmeyer? RAIS Justifier votre réponse comme les espèces chimiques formées par la réaction de dosage sans influence sur la couleur de la solution ; on observera une décoloration quand de diiode aura totalement disparu, car dans ce cas l empois d amidon est incolore l empoi d amidon permet de détecter le moment précis ou tout le diiode aura disparu, la solution deviendra alors incolore 10 min IV) Equivalence (doc4) Verser très lentement de la solution titrante, jusqu à ce que une décoloration temporaire de la solution titrée, ajouter alors goutte à goutte de la solution titrante et fermer le robinet sitôt que la décoloration de la solution titrée soit permanente (à la goutte près!). Relever précisément le volume de solution titrante versée V E Il est très important que l équivalence soit obtenue à la goutte près, dans la négative refaire un dosage en suivant le même protocole

4 10 min V. Exploitation du dosage V E = 8,0 ml (valeur moyenne des groupes) a) Compléter le tableau d avancement ci- dessous, avec les quantités mises en présences au moment de l équivalence. Les quantités de matières seront exprimées en fonction des concentrations et volumes versées C 1 et V 1 de la prise d essai et C 2 et V E de la solution titrante Les quantités initiales versées à l équivalence n(i! )! = C!. V! n(s! O!!! )! = C!. V! équation de la réaction I! (!")!! + 2S! O! (!") 2I!!! (!") + S! O! (!") état du avancement Quantités système état initial 0 C!. V! C!. V! n 0 état intermédiaire x C!. V! x C!. V! 2x n + 2x x état final x = x max C!. V! x!"# C!. V! 2x!"# n + 2x!"# x!"# 2 min b) que peut on dire des quantités de matières des réactifs mis en présence au moment de l équivalence? les deux réactifs sont tous deux limitants, ils disparaissent n I!! = C!. V! x!"# = 0 n(s! O!!! )! = C!. V! 2x!"# = 0 4 min c) Ecrire la relation que l on peut écrire entre les quantités de réactifs mis en présence au moment de l équivalence. L exprimer en fonction des concentrations et volumes versées C 1 et V 1 de la prise d essai et C 2 et V E de la solution titrante Il n y a qu une seule valeur de x!"# C!. V! x!"# = 0 x!"# = C!. V! et C!. V! 2x!"# = 0 x!"# = C!. V! 2 les quantités de réactifs introduit à l équivalence forment un mélange stoechiométrique C!. V! = C!. V! 2 4 min d) Exprimer littéralement, puis calculer la concentration molaire en diiode C 1 de la prise d essais de solution de lugol C! = 1,0. 10!! mol. L!! V! = 8,0. 10!! L V! = 10,0. 10!! L C! = C!. V! 2. V! C! = 1,0. 10!! 8,0. 10!! 2 10,0. 10!!

5 C! = 0,40. 10!! mol. L!! 4 min d) En déduire la cencentration molaire en diiode de la solution commerciale de Lugol La solution dosée provient de la dilution de la solution commerciale d un facteur 10 C = 10 C! C = 4,0. 10!! mol. L!! 4 min d) Comparer le résultat obtenu avec la valeur estimée de la concentration massique de la solution VAL commerciale de Lugol La valeur trouvée est proche de la valeur donnée en I b 4 min d) En déduire la concentration massique Cm en diiode de la solution commerciale de Lugol C! = C. M I! C! = 4,0. 10!! 254 C! = 10. g. L!! Compétences Mobiliser- MOB S'approprier APP Analyser Restituer des connaissances (définition, vocabulaire, relation, loi) Rechercher, extraire, organiser l'information Énoncer une problématique, définir des objectifs Formuler une hypothèse Proposer une démarche expérimentale Proposer un modèle Expliquer, argumenter, démontrer Suivre un protocole Effectuer un montage Utiliser un logiciel Réaliser Valider VAL Communiquer COM Être autonome Faire preuve d'initiative AUT Utiliser de la verrerie Effectuer une mesure Faire un schéma Utiliser des outils mathématiques, modéliser Effectuer un calcul Valider ou invalider une hypothèse, un résultat S'exprimer par écrit S'exprimer à l'oral Travailler en groupe Travailler en autonomie

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