Composition d'un vin : titrage, incertitude et acidité
Le premier exercice du bac S 2013 de Polynésie vaut 9 points, soit près de la moitié de la note, pour environ 1 h 30 de travail. Il porte sur l'analyse d'un vin blanc en deux temps : le dosage du dioxyde de soufre, conservateur réglementé, puis l'étude de l'acide tartrique et la mesure de l'acidité totale. C'est un exercice très complet de chimie des solutions, qui demande à la fois de la rigueur de calcul et des justifications rédigées.
Partie 1 : doser le dioxyde de soufre
Le dosage se fait par le diiode en présence d'empois d'amidon. Pour la question 1.1, il faut décrire la teinte avant l'équivalence, vert pâle, celle du vin, puis la teinte après, violet foncé, et expliquer pourquoi : tant qu'il reste du SO2, le diiode versé est consommé ; dès qu'il est en excès, il colore l'empois. Annoncer seulement la couleur finale ne suffit pas.
La question 1.2 repose sur la relation à l'équivalence C1V1 = C2VE, puisque l'équation associe une mole de diiode à une mole de dioxyde de soufre. On obtient C1 = 3,14 × 10-3 mol/L, puis, avec M(SO2) = 64,1 g/mol, une concentration massique de 0,201 g/L. Le piège consiste à diviser par le volume total de l'erlenmeyer : l'acide et l'empois ajoutés ne changent pas la quantité de SO2, seul le volume de vin prélevé compte.
La question 1.3 applique la relation admise de composition des incertitudes relatives. On trouve environ 1,3 %, d'où une incertitude arrondie par excès à 0,003 g/L et l'encadrement 0,198 g/L à 0,204 g/L. Attention à la simplification des puissances de dix dans le rapport ΔC2/C2. Pour conclure en 1.4, on compare la borne supérieure, 204 mg/L, à la limite européenne de 210 mg/L : même en tenant compte de l'incertitude, le vin est conforme.
Partie 2 : l'acide tartrique et l'acidité totale
La formule semi-développée HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH fait apparaître deux groupes carboxyle et deux groupes hydroxyle ; le -OH d'un groupe carboxyle ne se compte pas une seconde fois. Les deux carbones centraux portent quatre substituants différents : la molécule possède deux atomes de carbone asymétriques. Ces notions de représentation de Cram et de chiralité relevaient de l'ancien programme de Terminale S.
Avec des pKa de 3,0 et 4,4, un diagramme de prédominance montre qu'à pH = 7 l'espèce majoritaire est A2-. On en déduit que l'équation à retenir pour la réaction avec les ions hydroxyde est la (2), qui consomme deux ions HO- par molécule d'acide. Le dégazage, lui, élimine le dioxyde de carbone dissous, qui réagirait aussi avec la soude et fausserait la mesure.
Le calcul final donne n(HO-) = 1,55 × 10-3 mol, une masse d'acide tartrique de 0,116 g pour 20,0 mL de vin, soit une acidité totale de 5,81 g/L. Deux erreurs fréquentes : oublier le facteur 2 de l'équation, ce qui double le résultat, ou diviser par le volume de soude au lieu du volume de vin.
Conseils pour réussir
Écrivez toujours la relation à l'équivalence avant de calculer, gardez trois chiffres significatifs et arrondissez une incertitude par excès avec un seul chiffre. Pour une question de conformité, comparez la borne la plus défavorable au seuil, dans la même unité. Enfin, un diagramme de prédominance tracé proprement suffit souvent à justifier le choix d'une équation.