Document élève 1/6 Nom : Prénom : Classe : Date : Physique Chimie Thème : La Santé DÉTERMINATION DE LA CONCENTRATION D UNE ESPÈCE DONNEE PAR LA MÉTHODE DE COMPARAISON Objectifs : - Déterminer la concentration en sucre d un sirop commercial. - Savoir réaliser une dissolution. - Connaître la différence entre excipient et principe actif. - Comprendre l intérêt des sirops sans sucre I. Problème Maxence a mal à la gorge. Il retrouve dans l armoire à pharmacie de la maison une vieille bouteille de sirop. Si la date de péremption est encore bien visible, la notice a disparu. Il en prend une cuillerée mais trouve ce sirop extrêmement sucré. Soucieux de savoir ce qu il ingère, il demande à son professeur de chimie de l aider à déterminer la «quantité de sucre» contenue dans sa bouteille de sirop. Son professeur lui explique alors le principe de la démarche à suivre. II. Principe On prépare différentes solutions d eau sucrée en réalisant la dissolution d une certaine masse de sucre pour un volume d eau distillée donné, puis on calcule la masse volumique de chaque solution obtenue. En mesurant la masse volumique du sirop, on pourra alors, par comparaison avec celles des précédents échantillons, en déduire sa concentration massique en sucre. On ne tiendra pas compte, dans cette comparaison de masses volumiques, des ingrédients autres que le sucre contenus dans le sirop. III. Notions théoriques Compléter le texte ci-dessous : Lorsque l on dissout une certaine masse «m» d une espèce chimique appelée.. dans un certain volume «V» de liquide appelé, on obtient. Si le solvant est l eau, on obtient une... Le «sucre» dont il est question ici est la molécule de saccharose de formule brute C 12 H 22 O 11. Rappeler de quels atomes est constituée cette molécule :... Lorsque l on dissout du sucre dans l eau, les molécules de saccharose se séparent et se dispersent parmi les molécules d eau sans être modifiées. On écrit simplement : C 12 H 22 O 11 (s) Le symbole (aq) signifiant aqueux. eau C 12 H 22 O 11 (aq) PIERRON 2011 Dosage du sucre dans un sirop (page 1)
Document élève 2/6 Quel(s) type(s) d entité(s) chimique(s) contient une solution d eau sucrée? De quelle nature est-elle? On définit la concentration massique C m d une solution de la façon suivante : La concentration massique C m d une solution est égale à la masse de soluté dissous par litre de solution. La concentration massique d une solution se calcule par la relation ci-dessous pour laquelle vous compléterez les cadres qui l encadrent :.. C m m V.. IV. Réalisation des solutions Chaque groupe réalise deux solutions différentes de 1 à 8 : voir le tableau ci-dessous où seront regroupés les résultats de la classe. Ce groupe réalise les solutions et Indiquer la relation mathématique à utiliser pour calculer les masses de sucre qu il faut dissoudre dans le volume d eau proposé pour réaliser les solutions attribuées au groupe. Faire le calcul puis compléter la ligne 3 du tableau sous les numéros des solutions attribuées (les autres groupes compléteront ce tableau). Formule : Solution N.. m =. g Solution N. m = g N de la solution 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Concentration massique en sucre 0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 recherchée (g.l -1 ) Volume de la solution (ml) 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Masse de sucre à dissoudre (g) 0.... Masse volumique (g.ml -1 ) 1,00...... PIERRON 2011 Dosage du sucre dans un sirop (page 2)
Document élève 3/6 Pour réaliser vos solutions, respecter les consignes suivantes : ATTENTION, CETTE ETAPE DEMANDE LA PLUS GRANDE PRECISION! ELLE EST ICI DECRITE POUR LA REALISATION D UNE SOLUTION NOTEE «X» «X» CORRESPOND AU NUMERO DE L UNE DES SOLUTIONS A REALISER PAR LE GROUPE Prendre un bécher propre et sec et noter dessus le numéro de la solution à réaliser soit «X» Poser ce bécher sur la balance de précision. Appuyer sur la touche «tare». (voir photo ci-dessous) Ajouter dans ce bécher la masse de sucre nécessaire pour réaliser la solution «X». Peser l une des deux fioles jaugées de 100,0 ml mises à votre disposition sur laquelle sera noté le numéro «X» de la solution à réaliser et noter sa masse : m X = g A l aide d un entonnoir sec, transvaser le contenu du bécher dans la fiole. Rincer le bécher et l entonnoir, récupérer l eau de rinçage dans la fiole. Ajouter de l eau distillée jusqu au ¾ de la fiole. (voir photo ci-dessous) Boucher et mélanger jusqu à ce que tout le sucre soit dissous. Ajouter de l eau distillée jusqu à quelques millimètres sous le trait de jauge. Compléter à l aide de la pipette simple. Attention au ménisque! (voir photo ci dessous) Peser maintenant la fiole jaugée contenant les 100,0 ml de solution «X» : m X =... g Recommencer pour l autre solution notée «Y» à réaliser. La fiole jaugée utilisée vide a pour masse m Y = g Contenant les 100,0 ml de solution «Y» sa masse est : m Y =.. g V. Caractérisation des solutions Les solutions obtenues semblent-elles différer par un paramètre «extérieur»? Maxence se souvient que pour caractériser une solution, on peut calculer sa masse volumique. PIERRON 2011 Dosage du sucre dans un sirop (page 3)
Document élève 4/6 La masse volumique ρ d une espèce chimique est la masse d une unité de volume de cette espèce chimique. La masse volumique ρ S d une solution se calcule par la relation ci-dessous pour laquelle vous compléterez les cadres qui l encadrent : ρ S m V S Déterminer, en indiquant la démarche suivie, la masse volumique des solutions préparées et compléter la dernière ligne du tableau du paragraphe IV avec le reste de la classe. o.. o o. o.. Comment varie la masse volumique de la solution quand la concentration massique en sucre augmente?.. Sachant qu il existe une relation simple entre la masse volumique de la solution et sa concentration massique en sucre, indiquer une façon de déterminer cette relation.. VI. Réalisation du graphique Sur du papier millimétré, tracer le graphique représentant les variations de la masse volumique en fonction de la concentration massique. En mathématiques, ce graphe s écrit ρ = f (C m ). Ne pas oublier d indiquer les grandeurs sur les axes, le nom des unités et de donner un titre au graphique. On choisira l échelle suivante : o En abscisse : 2 cm pour 100 g.l -1 o En ordonnée : 5 cm pour 0,1 g.ml -1 o On commencera à graduer l axe des ordonnées à 0,9 Quand tous les points sont placés, on trace la «droite moyenne qui passe par un maximum de points et tient compte des autres qui doivent se répartir autant en dessous qu au dessus. Rappel : un point, sur un graphe, se représente par une croix, intersection du relevé d abscisse et du relevé d ordonnée. ρ en g.ml -1 0,9 Titre 0 C m en g.l -1 PIERRON 2011 Dosage du sucre dans un sirop (page 4)
VII. Détermination de la concentration massique en sucre du sirop Document élève 5/6 Comment se servir du graphe tracé pour déterminer la concentration massique en sucre du sirop? Indiquer la démarche à suivre et réalisez-la sachant que le professeur a déterminé la masse volumique du sirop : ρ S = 1,310 g.ml -1 o o. Conclusion : La valeur trouvée expérimentalement de la concentration massique en sucre du sirop étudié est : C sirop,exp =.. VIII. Vérification du résultat On souhaite vérifier ce résultat grâce au bout de notice retrouvée de ce sirop. A l aide de cet extrait de notice, déterminez la concentration massique théorique, notée C sirop,théo du sirop en saccharose. Quelle approximation a-t-on fait en comparant notre sirop avec les solutions d eau sucrée? On considère que le sirop ne contient que des molécules.. d eau et de saccharose. Quelle approximation a-t-on fait en comparant notre sirop avec les solutions d eau sucrée? Cette approximation vous semble-t-elle justifiée? Expliquez. Comparez votre résultat à ceux obtenus par les autres groupes. Que remarquez-vous? Comment pouvezvous l expliquer? PIERRON 2011 Dosage du sucre dans un sirop (page 5)
Document élève 6/6 IX. Sucre ou pas sucre dans un sirop? Une question se pose ici : avec tout ce sucre dans le sirop, il ne peut pas être consommé par les diabétiques par exemple ou son emploi répété peut provoquer des caries si on ne se brosse pas bien les dents! Peut-on éviter d absorber tout ce sucre en se soignant quand même? Il existe effectivement un sirop qui contient le même «principe actif» mais sans sucre dont la boite et la notice sont représentées ci-dessous. En observant les étiquettes des deux sirops, indiquer leur point commun... Cette molécule est appelé principe actif, proposez une définition d un «principe actif». Le principe actif (ou substance active) d un médicament. Le saccharose n est pas présent dans le deuxième sirop. Quelles sont les molécules qui le remplacent ici?.. Elles sont appelées excipients. Proposez une définition expliquant leur rôle. Les excipients d un médicament....... PIERRON 2011 Dosage du sucre dans un sirop (page 6)