Oui
Dosage par étalonnage
Spectroscopie
Sujet Bac Corrigé - Nitrites et santé alimentaire - Asie 2024 Jour 2 - Ex 3 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2024
Terminale spécialité
🥓 Combien de tranches de viande en salaison par jour sans dépasser la dose de nitrites admissible ? C'est l'exercice 3 du bac 2024 de physique-chimie en Asie (jour 2), sur 4 points.
- La couleur : spectre d'absorption, cercle chromatique et réglage du spectrophotomètre.
- L'étalonnage : dilution et verrerie, loi de Beer-Lambert, concentration de l'échantillon.
- La question ouverte : masse de nitrite par tranche et dose journalière admissible.
Le sujet officiel et le corrigé détaillé sont gratuits en PDF, avec les pièges à éviter à chaque question.
Fiche de cours
Dosage par étalonnage — Terminale spécialité physique-chimie
L'essentiel du cours, les formules et les méthodes utiles pour cet exercice, sur une page gratuite.
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Q1Déterminer, en justifiant, la couleur de la solution obtenue après ajout du réactif de Griess.
Données utiles document 1 : spectre d'absorption et cercle chromatique
Le spectre présente un maximum d'absorption vers λmax=540 nm : la solution absorbe surtout dans le vert.
La couleur perçue est la couleur complémentaire de la couleur absorbée, diamétralement opposée sur le cercle chromatique.
La solution est magenta (rose-violacé).
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Q2Préciser, en justifiant, la longueur d'onde à laquelle régler le spectrophotomètre pour mesurer les absorbances.
On règle l'appareil sur la longueur d'onde du maximum d'absorption : l'absorbance y est la plus grande, donc les mesures sont les plus précises (incertitude relative la plus faible).
λ=λmax≈540 nm
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Q3Présenter la démarche expérimentale pour préparer la solution étalon S1, en indiquant la verrerie à utiliser.
Données utiles c0=3,0×10−3 mol⋅L−1 ; c1=60×10−6 mol⋅L−1 ; fioles jaugées de 50, 100, 250 mL ; pipettes jaugées de 5,0, 10,0, 20,0 mL
Indice Calculer F, puis tester chaque fiole : V0=V1/F doit être le volume d'une pipette disponible. Ici 50 mL donnerait 1,0 mL et 100 mL donnerait 2,0 mL : impossibles.
C'est une dilution : la quantité de matière de soluté se conserve, c0V0=c1V1.
Facteur de dilution : F=c1c0=60×10−63,0×10−3=50, donc V0=50V1.
Seul couple possible dans la liste : fiole jaugée de V1=250 mL et pipette jaugée de V0=50250=5,0 mL.
Protocole :
- verser un peu de solution mère S0 dans un bécher de 50 mL ;
- prélever 5,0 mL de S0 avec la pipette jaugée de 5,0 mL munie d'une propipette ;
- les introduire dans la fiole jaugée de 250 mL ;
- ajouter de l'eau distillée aux trois quarts, boucher, agiter ;
- compléter à l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, boucher, homogénéiser.
Prélever V0=5,0 mL de S0 (pipette jaugée) et diluer dans une fiole jaugée de 250 mL.
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Q4Justifier que les points de mesure du document 2 sont compatibles avec la loi de Beer-Lambert.
La loi de Beer-Lambert affirme que l'absorbance est proportionnelle à la concentration de l'espèce colorée : A=kc.
Les cinq points du document 2 sont alignés sur une droite qui passe par l'origine du repère : c'est la représentation d'une situation de proportionnalité.
Vérification : cfA vaut 100×10−60,15=1,5×103 L⋅mol−1 pour S2 et 300×10−60,45=1,5×103 L⋅mol−1 pour S5.
Points alignés avec l'origine : A est proportionnelle à cf, en accord avec la loi de Beer-Lambert.
Aj=0,31cj≈207Acf (×10−6 mol⋅L−1) Document 2 : la droite d'étalonnage passe par l'origineTu avais trouvé ?
Q5Déterminer la concentration en ions nitrite de la solution Sj.
Données utiles Aj=0,31 ; droite d'étalonnage (Q4) : k=1,5×103 L⋅mol−1
Indice Dosage par étalonnage : tracer la droite moyenne passant par l'origine, puis reporter l'absorbance mesurée sur l'axe vertical et lire la concentration en abscisse, ou utiliser le coefficient directeur.
La mesure est faite dans les mêmes conditions que l'étalonnage et Aj est comprise entre les absorbances des solutions étalons : la relation A=kc s'applique à Sj.
cj=kAj=1,5×1030,31=2,1×10−4 mol⋅L−1
Lecture graphique sur la droite d'étalonnage : pour A=0,31, on lit la même valeur, cj≈210×10−6 mol⋅L−1.
cj=2,1×10−4 mol⋅L−1
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Q6Estimer le nombre de tranches de viande en salaison que la personne peut manger par jour en respectant la DJA.
Données utiles cj=2,1×10−4 mol⋅L−1 (Q5) ; Vj=50 mL ; M(NOX2X−)=46 g⋅mol−1 ; DJA : 0,07 mg par kg ; m=70 kg
Indice Question ouverte : annoncer les étapes (masse par tranche, masse autorisée, quotient), écrire chaque relation littérale avant le calcul, puis conclure par une phrase.
Masse de nitrite dans une tranche. Tous les ions nitrite de la tranche sont dans la solution Sj :
mj=nj×M=cj×Vj×M
mj=2,1×10−4×50×10−3×46=4,8×10−4 g
soit mj≈0,48 mg par tranche.
Masse maximale admissible par jour pour la personne de 70 kg :
mmax=DJA×m=0,07×70=4,9 mg
Nombre de tranches :
N=mjmmax=0,484,9≈10
La personne peut manger environ 10 tranches par jour sans dépasser la DJA.
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Santé alimentaire : doser les nitrites d'une viande en salaison
L'exercice 3 du bac 2024 de physique-chimie en Asie (jour 2) est le plus court de l'épreuve : 4 points, soit environ 30 minutes. Les ions nitrite, utilisés comme conservateurs dans les viandes en salaison, ne doivent pas être consommés en excès. On les dose par spectrophotométrie après ajout du réactif de Griess, qui donne une espèce colorée. L'exercice parcourt tout un dosage par étalonnage : couleur de la solution, réglage de l'appareil, préparation d'un étalon, exploitation de la droite et conclusion sur la dose journalière admissible.
Couleur et longueur d'onde de travail (questions 1 et 2)
Le spectre d'absorption présente un maximum vers 540 nm : la solution absorbe surtout dans le vert. Elle a donc la couleur complémentaire, diamétralement opposée sur le cercle chromatique : magenta. Répondre « vert » est l'erreur la plus fréquente, car une solution a la couleur des radiations qu'elle laisse passer. On règle ensuite le spectrophotomètre sur ce maximum d'absorption, car l'absorbance y est la plus grande et les mesures les plus précises.
Préparer la solution étalon (question 3)
La préparation de S1 est une dilution : c0V0 = c1V1. Le facteur de dilution vaut 3,0 × 10-3 / 60 × 10-6 = 50. Il faut alors tester chaque fiole disponible : seule la fiole jaugée de 250 mL conduit à un volume prélevé disponible, 5,0 mL à la pipette jaugée. Le protocole doit citer cette verrerie jaugée, la propipette, le remplissage aux trois quarts puis jusqu'au trait de jauge, et l'homogénéisation. Une éprouvette graduée ou un bécher pour mesurer un volume font perdre des points.
Loi de Beer-Lambert et concentration de l'échantillon (questions 4 et 5)
Pour justifier la loi de Beer-Lambert, il ne suffit pas de dire que les points sont alignés : la droite doit passer par l'origine, signe d'une proportionnalité entre A et c. Le calcul du rapport A/c pour deux étalons donne la même valeur, 1,5 × 103 L·mol-1. L'absorbance de l'échantillon, Aj = 0,31, est comprise entre celles des étalons : on en déduit cj = Aj/k = 2,1 × 10-4 mol·L-1, valeur confirmée par lecture graphique.
Combien de tranches par jour (question 6)
Cette question ouverte se traite en trois étapes annoncées. D'abord la masse de nitrite d'une tranche : mj = cj × Vj × M, soit environ 0,48 mg avec Vj = 50 mL converti en litres. Ensuite la masse maximale admissible pour une personne de 70 kg : 0,07 × 70 = 4,9 mg. Enfin le quotient, qui donne environ 10 tranches par jour. Le nombre de tranches s'arrondit à l'entier inférieur pour ne pas dépasser la DJA, et il faut comparer des masses exprimées dans la même unité.
Conseils pour réussir cet exercice
Sur une question ouverte, la démarche compte autant que la valeur finale : écrivez chaque relation littérale avant le calcul et terminez par une phrase de conclusion. Pour une dilution, calculez toujours le facteur de dilution avant de choisir la verrerie.