L'acidité d'un vin : de l'acide faible au titrage
Le troisième exercice du bac S 2011 au Liban vaut 4 points, soit environ 52 minutes. Un court texte explique que le goût aigre d'un vin apparaît lorsque la concentration en acide éthanoïque dépasse 0,6 g/L. L'exercice en tire un parcours complet sur les acides et les bases : pH, groupes caractéristiques, taux d'avancement, constante d'équilibre et titrage pH-métrique.
Lire le texte avec des concentrations
Un vin de pH 3,0 contient des ions oxonium à 1,0 × 10^-3 mol/L. Le seuil de 0,6 g/L correspond à une concentration molaire de 1 × 10^-2 mol/L environ : on divise la concentration massique par la masse molaire, 60 g/mol, et non l'inverse. L'acide lactique porte un groupe hydroxyle sur le carbone central et un groupe carboxyle en bout de chaîne ; le piège est de séparer le C=O et le -OH de ce dernier.
L'acide éthanoïque dans l'eau
Pour la solution S de pH 3,4, le pH est inférieur au pKA de 4,8 : l'acide éthanoïque prédomine. La concentration en ions oxonium vaut 4,0 × 10^-4 mol/L et l'avancement final 2,0 × 10^-5 mol dans 50 mL. Si la réaction était totale, l'avancement atteindrait 5,0 × 10^-4 mol : le taux d'avancement final n'est que de 4,0 %, la transformation n'est pas totale.
Le titrage par la soude
La réaction support du titrage s'écrit avec une flèche simple. Sa constante d'équilibre se calcule à partir des données : K = KA/Ke = 10^9,2, soit environ 1,6 × 10^9, valeur très élevée qui annonce une réaction quasi totale. La méthode des tangentes parallèles place le point d'équivalence à 20,0 mL pour un pH de 8,4 environ. Le pH à l'équivalence est supérieur à 7, car la solution contient alors la base conjuguée, l'ion éthanoate. On en déduit une concentration de 1,0 × 10^-2 mol/L pour l'acide titré.
Une transformation totale
Après 10,0 mL de soude versés, 1,0 × 10^-4 mol d'ions hydroxyde ont été introduits. Le pH de 4,8 donne une concentration en ions hydroxyde restants de 6,3 × 10^-10 mol/L, soit 1,9 × 10^-11 mol dans les 30,0 mL du mélange. Le rapport des deux quantités, environ 1,9 × 10^-7, montre que la quasi-totalité des ions hydroxyde a réagi : la transformation peut être considérée comme totale.
Ce que l'exercice demande vraiment
Au-delà des calculs, l'exercice teste la capacité à relier deux points de vue sur le même acide. Seul dans l'eau, l'acide éthanoïque réagit très peu, avec un taux d'avancement de quelques pour cent. Face aux ions hydroxyde, base forte, sa réaction devient quasi totale. Comparer la constante d'équilibre du titrage à 10^4 et le rapport des quantités d'ions hydroxyde permet de conclure de deux façons cohérentes.
Pièges et conseils
Pensez à convertir les volumes en litres, à utiliser le volume total du mélange pour passer d'une concentration à une quantité de matière, et à justifier un pH d'équivalence supérieur à 7 par la nature des espèces présentes. Cet exercice relie bien le taux d'avancement d'un acide faible et le caractère total de son titrage.