Activité expérimentale TP Dissolution et concentration...
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LA SANTE Chap. 1 Les solutions Activité expérimentale TP Dissolution et concentration massique Objectifs : Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration d’une espèce par la « méthode des comparaisons ». Mettre en œuvre un protocole de dissolution Connaître et exploiter l’expression de la concentration massique Problème Maxime : « Je suis en pleine forme pour le TP de chimie ! J’ai bu une canette de Coca ! C’est plein de sucre ! » Mélanie : « Justement, comment pourrais-tu déterminer la quantité de sucre qu’il y a dans une canette de Coca en utilisant une courbe d’étalonnage réalisée à partir de celles-ci ? » Un problème de santé : L’abus de sucre dans l’alimentation peut provoquer de l’obésité. Une canette de coca de 330 mL renferme 35,0 g de sucre. Comment le vérifier ? Chers étudiants, en vous aidant des indices, comment pourriez-vous aider Maxime à répondre à Mélanie et déterminer la quantité de sucre présent dans une canette de 330 mL de Coca ? Consignes : Nous allons pratiquer une démarche d’investigation pour déterminer la concentration d’une espèce dissoute par la « méthode des comparaisons ». Nous allons analyser le problème posé (Expérience 2B p183) afin de concevoir un protocole. Il est important de réfléchir au sein du binôme pendant une dizaine de minutes dans le but d’exposer oralement au professeur l’ensemble de votre démarche de manière très précise. Un protocole détaillé sera proposé à ceux qui n’auraient pas trouvé (ce qui ne va pas se produire...), mais attention des points seront perdus… Lors de la partie pratique nous allons réaliser plusieurs dissolutions dans les règles de l’art : mms://stream.pedagogie.ac-aix-marseille.fr/spc/dissolution.wmv et l’outil 11 de votre Compagnon. Nous obtiendrons ainsi diverses « solutions étalons ». Les résultats devront être organisés dans un tableau et exploités par un graphique qu’il est possible de construire à la main ou avec Regressi. Pour valider notre travail il faudra utiliser les outils scientifiques mis en place et juger de la qualité de nos résultats par un calcul d’incertitude (document 1). Les conseils habituels sur le soin porté aux manipulations sont bien sûr applicables avec une finesse plus particulière apportée aux mesures de masse et de volume. Document 1 Toutes les sciences, et particulièrement les sciences pour l'ingénieur, reposent sur la confrontation entre des résultats d'expériences supposées représentatives et de théories censées décrire objectivement la réalité du monde. Les deux démarches, expérimentale ou théorique, sont naturellement accompagnées de la notion de doute, doute qui est un concept fondamental pour un (futur) ingénieur. Le but de ce texte est de présenter les notions liées aux jugements sur la qualité des déterminations expérimentales. En effet, il n'est pas possible de mesurer une grandeur physique, chimique, biologique... qui soit totalement exempte d'erreur ou d'incertitude. Pourtant, tout résultat présente un intérêt à condition qu'il soit exprimé avec ses limites d'incertitude. L'incertitude absolue : ∆ est l'erreur maximale que l'on est susceptible de commettre dans l'évaluation de x. L'incertitude absolue s'exprime donc dans les unités de la grandeur mesurée. L'incertitude relative ∆ représente l'importance de l'erreur par rapport à la grandeur mesurée. L'incertitude relative n'a pas d'unités et s'exprime en général en % : ∆ × . Pour en savoir plus : http://www.utc.fr/~avalle/dossiers-pdf/Incertitudes-version2002.PDF Document 2 Vous disposez du matériel suivant : 1 fiole jaugée de 50mL, un bécher de 100mL, une balance, une spatule une coupelle un entonnoir, un flacon de saccharose, une pissette d’eau distillée. Vous disposez des renseignements suivants Lors d’une dissolution la masse totale se conserve : La masse de la solution est égale à la somme de la masse du soluté et la masse du solvant.
Transcript of Activité expérimentale TP Dissolution et concentration...
LA SANTE Chap. 1 Les solutions
Activité expérimentale TP Dissolution et concentration massique
Objectifs :
Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration d’une espèce par la « méthode des comparaisons ».
Mettre en œuvre un protocole de dissolution
Connaître et exploiter l’expression de la concentration massique
Problème
Maxime : « Je suis en pleine forme pour le TP de chimie ! J’ai bu une canette de Coca ! C’est plein de sucre ! »
Mélanie : « Justement, comment pourrais-tu déterminer la quantité de sucre qu’il y a dans une canette de Coca en utilisant
une courbe d’étalonnage réalisée à partir de celles-ci ? »
Un problème de santé : L’abus de sucre dans l’alimentation peut provoquer de l’obésité. Une canette de coca de 330 mL
renferme 35,0 g de sucre. Comment le vérifier ?
Chers étudiants, en vous aidant des indices, comment pourriez-vous aider Maxime à répondre à Mélanie et
déterminer la quantité de sucre présent dans une canette de 330 mL de Coca ?
Consignes : Nous allons pratiquer une démarche d’investigation pour déterminer la concentration d’une espèce dissoute par la « méthode
des comparaisons ». Nous allons analyser le problème posé (Expérience 2B p183) afin de concevoir un protocole. Il est important
de réfléchir au sein du binôme pendant une dizaine de minutes dans le but d’exposer oralement au professeur l’ensemble de
votre démarche de manière très précise.
Un protocole détaillé sera proposé à ceux qui n’auraient pas trouvé (ce qui ne va pas se produire...), mais attention des points
seront perdus… Lors de la partie pratique nous allons réaliser plusieurs dissolutions dans les règles de l’art :
mms://stream.pedagogie.ac-aix-marseille.fr/spc/dissolution.wmv et l’outil 11 de votre Compagnon.
Nous obtiendrons ainsi diverses « solutions étalons ». Les résultats devront être organisés dans un tableau et exploités par un
graphique qu’il est possible de construire à la main ou avec Regressi. Pour valider notre travail il faudra utiliser les outils
scientifiques mis en place et juger de la qualité de nos résultats par un calcul d’incertitude (document 1). Les conseils habituels
sur le soin porté aux manipulations sont bien sûr applicables avec une finesse plus particulière apportée aux mesures de masse
et de volume.
Document 1 Toutes les sciences, et particulièrement les sciences pour l'ingénieur, reposent sur la confrontation entre des résultats
d'expériences supposées représentatives et de théories censées décrire objectivement la réalité du monde. Les deux démarches,
expérimentale ou théorique, sont naturellement accompagnées de la notion de doute, doute qui est un concept fondamental
pour un (futur) ingénieur. Le but de ce texte est de présenter les notions liées aux jugements sur la qualité des déterminations
expérimentales. En effet, il n'est pas possible de mesurer une grandeur physique, chimique, biologique... qui soit totalement
exempte d'erreur ou d'incertitude. Pourtant, tout résultat présente un intérêt à condition qu'il soit exprimé avec ses limites
d'incertitude. L'incertitude absolue :∆𝒙 est l'erreur maximale que l'on est susceptible de commettre dans l'évaluation de x.
L'incertitude absolue s'exprime donc dans les unités de la grandeur mesurée. L'incertitude relative ∆𝒙
𝒙 représente l'importance
de l'erreur par rapport à la grandeur mesurée. L'incertitude relative n'a pas d'unités et s'exprime en général en % : ∆𝒙
𝒙× 𝟏𝟎𝟎.
Pour en savoir plus : http://www.utc.fr/~avalle/dossiers-pdf/Incertitudes-version2002.PDF
Document 2 Vous disposez du matériel suivant :
1 fiole jaugée de 50mL, un bécher de 100mL, une balance, une spatule une coupelle un entonnoir, un flacon de saccharose, une
pissette d’eau distillée.
Vous disposez des renseignements suivants
Lors d’une dissolution la masse totale se conserve : La masse de la solution est égale à la somme de la masse du soluté et la masse du solvant.
LA SANTE Chap. 1 Les solutions
Expérience
Nous allons utiliser la méthode « des comparaisons ». Cette méthode consiste à construire et à utiliser une
courbe d’étalonnage.
Questions préliminaires :
1. Calculer la concentration massique en saccharose dans le Coca.
2. Proposer un protocole pour préparer 50 mL d’une solution qui aurait la même concentration en
sucre que le Coca.
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Objectif : Tracer une courbe d’étalonnage afin de vérifier la concentration en sucre du Coca.
On tracera M = f (C) avec M la masse de 50 mL de solution et C la concentration en saccharose de la
solution.
Remarque : On a trouvé précédemment que Cm (Coca) = 106 g/L donc nous allons préparer des solutions
dont la concentration encadre cette valeur : de 80 g/L à 120 g/L par exemple.
Compléter le tableau suivant et réaliser les dissolutions
Tracer la courbe d’étalonnage avec Régressi qui donne la masse de la solution en fonction de la
concentration massique en saccharose
Peser 50 mL de coca dans une fiole jaugée, attention à la tare ! mCoca =
Utiliser la courbe d’étalonnage pour trouver la concentration massique du saccharose dans le coca,
en déduire un encadrement de la masse de saccharose contenue dans la canette.
Votre travail est-il en accord avec ce qui est écrit sur la canette ?
Solution 1 2 3 4 5
Concentration massique (g.L-1)
80 90 100 110 120
Volume de solution préparée (mL)
50 50 50 50 50
Masse m de soluté à peser (g)
Masse M de la solution (g)
LA SANTE Chap. 1 Les solutions
Expérience CORRECTION
Nous allons utiliser la méthode « des comparaisons ». Cette méthode consiste à construire et à utiliser une
courbe d’étalonnage.
Questions préliminaires :
1. Calculer la concentration massique en saccharose dans le Coca.
Cm = m / V = 35,0 / 330.10-3 = 106 g/L
2. Proposer un protocole pour préparer 50 mL d’une solution qui aurait la même concentration en
sucre que le Coca.
Calcul de la quantité de sucre à peser : Cm = m / V d’où m = Cm x V = 106 x 50 .10-3 = 5,3 g
Après avoir fait la Tare, prélever la quantité de sucre dans une coupelle (en veillant à ne pas
disperser du sucre sur le plateau de la balance et ne pas mettre trop de sucre : le « trop » ne doit
pas être remis dans le flacon et devra être jeté).
Introduire le sucre dans la fiole de volume 50,0 mL à l’aide de l’entonnoir.
Rincer la coupelle et l’entonnoir avec de l’eau distillée.
Ajouter de l’eau au 2/3 de la fiole.
Agiter jusqu’à dissolution complète du sucre.
Ajuster au trait de jauge avec l’eau distillée.
Boucher et agiter pour homogénéiser.
Objectif : Tracer une courbe d’étalonnage afin de vérifier la concentration en sucre du Coca.
On tracera M = f (C) avec M la masse de 50 mL de solution et C la concentration en saccharose de la
solution.
Remarque : On a trouvé précédemment que Cm (Coca) = 106 g/L donc nous allons préparer des solutions
dont la concentration encadre cette valeur : de 80 g/L à 120 g/L par exemple.
Compléter le tableau suivant et réaliser les dissolutions
Tracer la courbe d’étalonnage avec Régressi qui donne la masse de la solution en fonction de la
concentration massique en saccharose
Peser 50 mL de coca dans une fiole jaugée, attention à la tare ! mCoca = 50,9 g
Utiliser la courbe d’étalonnage pour trouver la concentration massique du saccharose dans le coca,
en déduire un encadrement de la masse de saccharose contenue dans la canette.
Votre travail est-il en accord avec ce qui est écrit sur la canette ?
Solution 1 2 3 4 5
Concentration massique (g.L-1)
80 90 100 110 120
Volume de solution préparée (mL)
50 50 50 50 50
Masse m de soluté à peser (g)
4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
Masse M de la solution (g)
50,1 50,4 50,7 51,0 51,3
LA SANTE Chap. 1 Les solutions
A l’aide de la courbe d’étalonnage, la concentration massique du coca est de 106,8 g/L
Ces résultats sont en accord avec ce qui est écrit sur l’étiquette.
