Étude de l’acide ascorbique

À la fin du xvi^e siècle, beaucoup de marins succombaient au scorbut. Cette mortalité était due à une carence en vitamine C aussi appelée « acide ascorbique ». Il s’agit d’un acide organique ayant entre autres des propriétés anti-oxydantes. Il est présent dans les citrons, les jus de fruits et les légumes frais. Le nom « ascorbique » vient du préfixe grec a (privatif) et de scorbut, signifiant littéralement anti-scorbut.

La vitamine C intervient dans de nombreuses réactions d’oxydo-réduction dans l’organisme, dans le métabolisme du fer et des acides aminés.

Nous allons dans une première partie nous intéresser à la molécule d’acide ascorbique. Dans une deuxième partie, nous verrons une méthode de titrage par suivi pH-métrique d’un comprimé de vitamine C.

La troisième partie sera consacrée à d’autres méthodes de titrage.

On souhaite vérifier l’indication figurant sur une boîte de comprimés de vitamine C vendue en pharmacie : le fabricant annonce que la masse d’acide ascorbique est de 500 mg par comprimé.

Un comprimé de vitamine C est écrasé dans un mortier. La poudre est ensuite dissoute dans une fiole jaugée de 200,0 mL que l’on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge en homogénéisant le mélange. On obtient alors la solution S.

On prélève 10,0 mL de cette solution que l’on titre avec une solution d’hydroxyde de sodium (Na⁺(aq) + HO^&minus (aq)) de concentration molaire 1,00 &times 10^{&minus 2} mol &middot L^{&minus 1}.

On suit le titrage par pH-métrie. Le graphique représentant l’évolution du pH en fonction du volume de solution d’hydroxyde de sodium versé est représenté en annexe.

L’acide ascorbique sera noté AH dans la suite de l’exercice.

Déterminer le pH de la solution d’hydroxyde de sodium utilisée pour le titrage. En déduire les précautions qu’il convient d’adopter pour utiliser cette solution. (0,5 point)

Le titrage de l’acide ascorbique peut également se faire par d’autres techniques. Nous allons dans cette partie en étudier succinctement deux : l’utilisation d’un indicateur coloré et le suivi conductimétrique.

Parmi les indicateurs colorés proposés, lequel utiliseriez-vous pour le titrage de l’acide ascorbique par la solution d’hydroxyde de sodium effectué dans la partie 2 ?

Justifier la réponse et préciser comment l’équivalence serait repérée. (0,5 point)

On envisage d’effectuer le titrage conductimétrique d’une solution d’acide ascorbique dont la concentration molaire est de l’ordre de 6 &times  10^{&minus 3} mol &middot L^{&minus 1} par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration  = 1,00 &times 10^{&minus 1} mol &middot L^{&minus 1}. On dispose de pipettes jaugées de 10,0 mL, 20,0 mL et 25,0 mL ainsi que de fioles jaugées de 50,0 mL, 100,0 mL, 200,0 mL et 250,0 mL.

1. Expliquer pourquoi il n’est pas pertinent de titrer la solution d’acide ascorbique par la solution d’hydroxyde de sodium de concentration molaire . (0,5 point)

2. À partir des réactifs proposés, établir un protocole expérimental permettant d’effectuer le titrage conductimétrique en précisant :

• les éventuelles adaptations effectuées au niveau des concentrations 
• le volume de solution d’acide ascorbique prélevé. (1 point)

3. Plusieurs allures de courbes modélisant ce titrage sont proposées ci-dessous. En argumentant, identifier la courbe qui peut correspondre au titrage conductimétrique de l’acide ascorbique par la solution d’hydroxyde de sodium. (0,5 point)

Données

• pK_e = 14,0 à 25 &deg C.
• Masses molaires atomiques : M(H) = 1,0 g &middot mol^{&minus 1}  M(C) = 12,0 g &middot  mol^{&minus 1}  M(O) = 16,0 g &middot mol^{&minus 1}.
• Conductivités molaires ioniques à 25 &deg C :

λ(HO^&minus ) = 19,8 mS &middot m² &middot mol^{&minus 1}  λ(Na⁺) = 5,01 mS &middot m² &middot mol^{&minus 1}  λ(ion ascorbate A^&minus ) = 2,5 mS &middot m² &middot mol^{&minus 1}.