TP N 6 Le bonbon Schtroumpf respecte-t-il les normes européennes? TS
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- Renée Dupuis
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1 TP N 6 Le bonbon Schtroumpf respecte-t-il les normes européennes? TS But du TP : Mettre en oeuvre un protocole expérimental pour caractériser une espèce colorée. Exploiter des spectres UV-visible. Doser cette espèce colorée A- Contexte du sujet Les confiseurs utilisent des colorants alimentaires pour rassurer ou séduire les consommateurs. L Union Européenne a fixé pour tous les colorants alimentaires des valeurs de dose journalière admissible (DJA). La dose journalière admissible (DJA) (en anglais : Acceptable Daily Intake ou ADI) représente la quantité d'une substance qu'un individu moyen de 60 kg peut théoriquement ingérer quotidiennement (tous les jours), sans risque pour la santé. Elle est habituellement exprimée en mg de substance par kg de poids corporel. source : B- Matériel disponible et données Matériel disponible : Spectrophotomètre (domaine visible), Verrerie courante, Au bureau, les solutions contenant les colorants E131 et E133 Sulfate de cuivre Cu 2+ + SO 4 2- Données : Les bonbons se dissolvent facilement dans l eau chaude Les spectres UV visible du sulfate de cuivre, du bleu de méthylène et de l'indigotine. Bleu de méthylène Indigotine Colorant Bleu patenté Indigotine Bleu brillant Bleu de méthylène Sulfate de cuivre pentahydraté Code E131 E132 E133 E 159 DJA (mg/kg) 2,5 5,0 10,0 0,5 Masse molaire (g/mol) ,5 Bleu patenté Bleu brillant C- Travail à effectuer 1) Comment peut-on déterminer, compte tenu des documents, du matériel et des solutions dont vous disposez, la nature du colorant présent dans les bonbons Schtroumpf? 2) Rappeler la loi de Beer-Lambert puis en déduire une méthode permettant de déterminer avec précision la concentration du colorant dans les bonbons Schtroumpf? 3) Après validation par le professeur, mettre en œuvre le s deux protocoles expérimentaux (voir la fiche d'aide donnée par le professeur après validation ). 4) Conclure en calculant la quantité de bonbons qu une personne d une soixantaine de kilos peut manger sans dépasser la dose maximale et en répondant au titre du TP : «Le bonbon Schtroumpf respecte-t-il les normes européennes?». TS TP N 6 Le bonbon Schtroumph respecte-t-il les normes européennes 1/5
2 Instructions diverses pour les protocoles expérimentaux I- Solution d'eau de Schtroumpf (de concentration inconnue)inconnue B16 Réaliser une solution à partir d un bonbon Schtroumpf en ne conservant que la partie bleue. Les bonbons n'ont pas tous la même taille, il faut donc mesurer leur masse. Ensuite, il faut dissoudre le bonbon Schtroumpf dans un bécher contenant 20 à 30 ml d'eau très chaude. Enfin, verser l'eau de Schtroumpf dans une fiole jaugée de 50 ml et compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. II- Spectre d absorption B17 Niveau Les cuves du spectrophotomètre ne doivent pas être remplies à maximum ras bord. L extérieur doit être sec et propre avant introduction dans l appareil Face transparente Vérifiez qu elle est placée dans le bon sens!!! Le faisceau de lumière doit passer par la face transparente Pour tracer le spectre, il faut faire le blanc avant chaque mesure lorsque l on change de longueur d onde. Tracer le spectre A = f(λ) sur papier millimétré Face translucide III- Détermination de la concentration de la solution inconnue B16 Afin de déterminer la concentration de la solution inconnue, on est amené à fabriquer des solutions étalons à partir d une solution de concentration connue. Le travail est réparti sur les différents groupes (deux solutions par groupe) Effectuez la ou les dilutions pour votre groupe puis placer la solution dans un bécher propre et sec, numérotez la solution puis l apporter au bureau. Concentration de la solution mère : 1, mol.l 1 Solution S1 S2 S3 S4 S5 Concentration 10-6 mol.l -1 1,0 2,0 4,0 5,0 8,0 Volume fiole (en ml) 50 ou ou ou ou ou 100 Volume de la solution mère à prélever (en ml) N'OUBLIEZ PAS DE SCHTROUMPFER VOTRE PAILLASSE A LA FIN DU TP!!!!! TS TP N 6 Le bonbon Schtroumph respecte-t-il les normes européennes 2/5
3 TP N 6 Matériel : Le bonbon Schtroumpf respecte-t-il les normes européennes? TS Cuves pour spectrophotomètre Élèves : Bureau : solution de bleu patenté (E131) à 1, mol.l -1 Spectrophotomètre UV visible 3 béchers (100 ml ou 250 ml) 2 fioles jaugées : 50 ml et 100 ml propipette agitateur en verre Entonnoir Couteau PC ou papier millimétré solution de bleu brillant (E133) (1 goutte dans 100 ml) Bouilloire pour préparer de l'eau chaude Chiffons doux ou «sopalin» pour essuyer les cuves à spectrophotométrie 2 Balances pipettes jaugées : 5 ml, 10 ml, 20 ml et 25 ml Logiciel LUCIE + vidéoprojecteur Au labo : une réserve de schtroumpfs 1 schtroumpf Organisation : Au préalable, faire regarder aux élèves, les vidéos suivante sur la chaîne Youtube de Nicolas Braneyre : - Cours sur le principe de la spectroscopie UV visible - Préparation d'une solution titrée par dilution d'une solution mère - Préparation et utilisation d'une pipette jaugée a- Faire chercher les modes opératoires pendant 20 min max b- Chaque groupe réalise sa solution bonbon Schtroumpf (diluer le bonbon dans 50 ml d'eau très chaude) c- Groupe A : 3 binômes font le spectre de la solution bonbon Schtroumpf Groupe B : 3 binômes font le spectre de la solution bleu brillant Groupe C : 3 binômes font le spectre de la solution bleu patenté V Ensuite mise en commun des spectres en réalisant 3 groupes (chacun étant composé d'un binôme du groupe A + un binôme du groupe B + un binôme du groupe C) : on en déduit le colorant présent dans les bonbons Schtroumpf. d- Le prof enregistre les spectres avec LUCIE et vidéo projette l'ensemble des spectres au tableau. Bilan e- 2 groupes réalisent la dissolutions S1 2 groupes réalisent la dissolution S2 1 groupe réalise la dissolution S3 2 groupes réalisent la dissolution S4 2 groupes réalisent la dissolution S5 f- Chaque groupe trace sa courbe d'étalonnage et mesure l'absorbance de sa solution bonbon Schtroumpf TS TP N 6 Le bonbon Schtroumph respecte-t-il les normes européennes 3/5
4 TP N 6 Correction Le bonbon Schtroumpf respecte-t-il les normes européennes? TS Pour identifier le colorant, on réalise le spectre d'absorbance en fonction de la longueur d'onde d'une solution obtenue par dissolution d'un bonbon Schtroumpf dans 50 ml d'eau très chaude. Ce spectre montre une absorbance maximale à λ max = 640 nm. Spectre d'absorption UV-visible d'une solution de bonbon Schtroumpf 0,7 0,6 0,5 A 0,4 0,3 0,2 A 0, λ (en mn) Les spectres donnés dans l'énoncé, indique λ max = 610 nm pour l'indigotine, λ max = 660 nm pour le bleu de méthylène et λ max = 810 nm pour le sulfate de cuivre. On réalise les spectres UV visible du bleu patenté V et du bleu brillant : λ max = 640 nm pour le bleu patenté V et λ max = 630 nm pour le bleu brillant. Le colorant du bonbon est donc du bleu patenté V. Pour déterminer la concentration, on réalise une courbe d'étalonnage de l'absorbance en fonction de la concentration pour des solutions de bleu patenté V. On prépare des solutions de différentes concentrations à partir de la solution mère de bleu patenté V à c 0 = 5, mol.l -1. On mesure l'absorbance de chaque solution. Concentration de la solution mère : 5, mol.l 1 Solution S1 S2 S3 S4 S5 Solution mère Concentration 10-6 mol.l -1 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,00 Volume fiole (en ml) Volume de la solution mère à prélever (en ml) Absorbance 0,07 0,13 0,27 0,38 0,50 0,62 TS TP N 6 Le bonbon Schtroumph respecte-t-il les normes européennes 4/5
5 Courbe étalonnage Grâce à cette courbe, on peut en déduire la concentration de la solution du bonbon. A(bonbon) = 0,74. On obtient c : - soit par une lecture directe sur la courbe, pour A = 0,74, on a c(bonbon) = 6, mol.l -1 - soit en utilisant la Loi de Beer-Lambert : A = k c avec k = 0, = 1, L.mol -1. Donc c(bonbon) = A / k = 0,74 / 1, = 6, mol.l -1 On cherche ensuite la masse de bleu patenté dans un bonbon. m B = c(bonbon) V M(bleu patenté) = 6, = 1, g = 1,90 mg On calcule ensuite la masse de bleu patenté ingérable sans risque pour une personne de 60 kg : m B max = DJA m personne = 2,5 60 = 150 mg (par jour) On calcule ensuite le nombre de bonbons : N = m max B = 150 =79 bonbons m B 1,90 On peut donc en conclure que le bleu patenté V ne semble pas poser trop de problème ici, l'apport en sucre est beaucoup plus problématique. TS TP N 6 Le bonbon Schtroumph respecte-t-il les normes européennes 5/5
(aq) sont colorées et donnent à la solution cette teinte violette, assimilable au magenta.»
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