Brevet 2018 Amérique du Nord : la conservation du lait en physique-chimie

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, part d'un aliment du quotidien : le lait. Un premier document rassemble ses caractéristiques pour 100 g (eau, glucides, lipides, protéines, sels minéraux, pH, masse volumique, activité biologique), un deuxième décrit la fabrication du fromage et un troisième donne des tests d'identification d'ions. Les questions portent sur les molécules, le pH, la masse volumique et les tests chimiques.

Question 1 : la composition atomique du lactose

La formule du lactose est C12H22O11. Chaque lettre désigne un type d'atome et le nombre écrit en bas à droite indique combien il y en a : la molécule contient 12 atomes de carbone, 22 atomes d'hydrogène et 11 atomes d'oxygène. Le piège est de citer seulement les noms des atomes : « composition atomique » demande aussi leur nombre.

Question 2 : pourquoi conserver le lait au froid

La réglementation autorise la conservation à température ambiante si l'une de trois conditions est vérifiée. Il faut les tester toutes avec les valeurs du document 1 : une activité biologique de 0,99 et un pH de 6,4. On a 0,99 > 0,91, puis 6,4 > 4,5, et enfin 0,99 > 0,95 avec 6,4 > 5,2. Aucune condition n'est vérifiée, donc le lait doit être conservé au froid.

Questions 3.1 et 3.2 : la poudre de lait

Dans 100 g de lait, il reste 100 − 87,5 = 12,5 g de poudre une fois l'eau évaporée. Pour 1 kg, soit 10 fois plus, on obtient 125 g. Répondre 875 g est une erreur fréquente : c'est la masse d'eau évaporée. Ensuite, sans calcul, la masse volumique de 1,032 kg/L montre qu'un litre de lait pèse plus d'un kilogramme : la masse de poudre obtenue avec un litre est donc supérieure.

Question 4 : le lactosérum est-il acide ?

Lors de la coagulation, le pH du lait écrémé est amené à 4,6, une valeur inférieure à 7. Le lactosérum est le liquide qui surnage dans ce mélange : on peut supposer qu'il est lui aussi acide. Il s'agit d'une hypothèse, que l'on vérifierait avec un pH-mètre ou du papier pH.

Question 5 : un protocole pour les ions chlorure

Le document 3 indique que les ions chlorure donnent un précipité blanc qui noircit à la lumière avec la solution de nitrate d'argent. Le protocole consiste à verser du lactosérum dans un tube à essai, à ajouter quelques gouttes de nitrate d'argent, puis à observer. Un protocole complet donne aussi l'observation attendue et sa conclusion.

Conseils

Citez toujours le document utilisé, comparez les valeurs une par une et écrivez les unités. Dans une question de protocole, terminez par ce que l'observation prouve.