Contrôler la qualité d'un lait
L'exercice « Analyse d'un lait » du bac S Antilles-Guyane 2006 est le plus lourd de l'épreuve : 6,5 points, soit environ 1 h 18 de travail conseillé. Il propose deux dosages indépendants sur un même lait : celui des ions chlorure par conductimétrie, puis celui de l'acide lactique, qui apparaît quand le lait vieillit, par suivi pH-métrique. C'est un exercice de chimie des solutions très complet, qui mêle protocole expérimental, lecture de courbe et calculs de concentrations.
Partie 1 : le dosage des ions chlorure
La dilution ouvre l'exercice : la quantité de soluté se conserve, donc C0V0 = CSVS et C0 = 5,00 CS. Le protocole de prélèvement de 10,0 mL doit être précis : pipette jaugée rincée avec la solution, propipette, ajustement du ménisque au trait de jauge. Le schéma du montage demande une burette contenant le nitrate d'argent, un bécher avec la solution diluée, un agitateur magnétique et une cellule reliée au conductimètre, le tout légendé.
L'interprétation de la courbe est la question la plus formatrice. Avant l'équivalence, chaque ion chlorure précipité sous forme de AgCl est remplacé par un ion nitrate, un peu moins conducteur : la conductivité diminue légèrement. Après l'équivalence, les ions argent et nitrate s'accumulent et la conductivité augmente nettement. Le point de rupture de pente est l'équivalence, lue à V2E = 12,0 mL à l'intersection des deux droites.
À l'équivalence, n(Ag+) versé = n(Cl−) initial, d'où CS = 6,00 × 10-3 mol/L et C0 = 3,00 × 10-2 mol/L. Un litre de lait contient donc 1,07 g d'ions chlorure, une valeur comprise entre 1,0 g et 2,0 g : le lait respecte la norme.
Partie 2 : le dosage de l'acide lactique
La réaction support s'écrit HA + HO− → A− + H2O ; elle doit être totale, rapide et unique. Sa constante vaut K = 10pKA1 − pKA3 = 1010,1, soit environ 1,3 × 1010, très supérieure à 104 : la réaction est bien totale. Au début du dosage, le pH vaut 2,9, inférieur au pKA de 3,9, donc l'acide lactique HA prédomine. Les deux formes sont en quantités égales à la demi-équivalence, quand pH = pKA, soit pour VB = 6,0 mL d'après le tableau.
Avec VBE = 12,0 mL, la quantité d'acide lactique dans 20,0 mL de lait vaut n(HA) = 6,00 × 10-4 mol, ce qui donne une concentration en masse de 2,7 g/L. Elle dépasse 1,8 g/L : le lait étudié n'est pas frais.
Les pièges à éviter
Inverser le rapport de dilution, dire que la conductivité baisse « parce que des ions disparaissent » alors qu'un anion en remplace un autre, oublier le facteur de dilution entre CS et C0, ou laisser un volume en millilitres face à une concentration en mol/L : ce sont les erreurs les plus fréquentes sur ce sujet.
Nos conseils
Pour justifier une courbe de titrage conductimétrique, listez les ions qui apparaissent, disparaissent ou restent, avant puis après l'équivalence, et comparez leurs conductivités molaires. Tracez les droites en vous appuyant sur les points éloignés de l'équivalence. Enfin, concluez toujours par une phrase qui répond à la question posée, ici la conformité et la fraîcheur du lait.