Dosage d'un mélange de deux sucres

Dosage d’un mélange de deux sucres

I- BUT

Nous sommes en présence d’une solution sucrée de concentration connue.

Cette solution sucrée est le résultat d’un mélange de deux sucres : le xylose et le fructose.

Nous allons alors essayer de connaître la concentration de chacun des sucres dans la solution sachant que nous avons un aldose et un cétose.

Pour cela nous allons utiliser deux méthodes afin de pouvoir comparer les résultats et de s’assurer de la justesse de nos observations :

1ère méthode : nous allons réaliser un dosage volumétrique en exploitant les propriétés chimiques de nos deux sucres.

2ème méthode : nous allons nous intéresser aux propriétés optiques des glucides en réalisant un dosage polarimétrique.

II- PRINCIPE

1) Dosage volumétrique

Nous avons dans notre solution un cétose (fructose) et un aldose (xylose), deux sucres aux propriétés chimiques différentes : en effet, en présence de diiode en milieu alcalin, l’aldose va s’oxyder tandis que la cétose ne va pas réagir.

C’est cette propriété chimique va nous permettre de connaître la concentration de chacun de ces sucres par dosage volumétrique.

En effet nous allons pouvoir, grâce au diiode, oxyder uniquement les aldoses de la solution. Grâce au titrage, nous allons pouvoir connaître la quantité de diiode qui a réagi, et ainsi, par déduction, la concentration d’aldose.

Une simple différence nous permettra de connaître la concentration de cétoses.

2) Dosage polarimétrique

La solution comprend deux types de glucides :

- Une cétose : CH2OH

CO

(CHOH)n

CHOH

CH2OH

- Un aldose : CH2OH

(CHOH)n

CHOH

CH2OH

On peut voir que chacune de ces molécules possède un carbone stéréogène et donc peuvent exister sous deux formes énantiomères : D- le groupement OH du deuxième carbone en partant du bas est à droite, L- le groupement OH est à gauche.

Ces formes énantiomères implique un pouvoir rotatoire spécifique pour ces deux molécules. Ce pouvoir rotatoire spécifique est lié, par la loi de Biot, au pouvoir rotatoire observé que nous allons pouvoir mesurer grâce au polarimètre.

Ainsi, par additivité de la loi de Biot et grâce au polarimètre, nous allons connaître la concentration de chacun des sucres dans la solution.

III- RESULTATS ET INTERPRETATION

1) Dosage volumétrique

a) Protocole

 On commence par mélanger la solution de xylose / fructose de concentration 10g/L (0,9 mL) avec 25 mL de diiode de concentration 1/40 mol/L.

 A l’étape suivante, on ajoute du NaOH, ce qui a pour effet de dismuter le diiode.

I2+2OH-+2Na+IO-+I-+H2O+2Na+

 On obtient alors des ions IO- qui vont mieux réagir que le diiode avec le xylose. Le xylose est alors oxydé.

IO-+R-CHO+OH-+2Na+ R-COO-+I-+2Na+

 On acidifie ensuite le milieu avec du H2SO4 (de concentration 3 mol/L) ce qui va régénérer le diiode qui n’a pas réagi et ainsi éviter des transformations annexes à l’oxydation du xylose.

IO-+I-+2H+ I2+H2O

 Ces manipulations sont réalisées en parallèle sur deux échantillons, afin de s’assurer de la véracité des résultats, et sur un échantillon témoin (H2O+I2) pour vérifier l’activité du diiode.

 En dernière étape, on titre le diiode régénéré avec du thiosulfate de sodium (NaS2O3).

I2+2S2O32- +4Na+ 2I-+S4O62-+4Na+

 On réalise également un témoin où l’on titre le diiode seul ( 15 mL).

 Le volume de thiosulfate versé, par déduction, au volume de diiode qui n’a pas réagi.

Si on obtient le volume de diiode qui n’a pas réagi, on peut connaître la concentration de xylose et ainsi la concentration de fructose (cf. interprétation)

b) Résultats

Echantillon Volume de thiosulfate versé

Echantillon 1 10,5 mL

Echantillon 2 10,25 mL

Témoin (H2O+I2) 21,75 mL

Témoin (I2) 15 mL

c) Interprétation

 Pour le résultat final, nous allons donc nous servir de deux résultats : x1=10,5 mL et x2=10,25 mL.

 X1-x2= 0,7.Sachant que l’écart-type de répétabilité est de sr=0,23 donc que 2,8 sr=0,644, on a x1-x2< 2,8 sr, on prendra la moyenne arithmétique des deux essais.

 Donc Vthiosulfate= (10,3+9,6)/2= 9,95 mL

 Vthiosulfate= 9,95x 10-3 L

Si on réalise un petit schéma bilan des réactions du diiode on obtient :

I2total

On va commencer par calculer le volume de diiode qui n’a pas réagi.

Pour cela on a l’équation : I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62-

On peut donc en déduire que n (I2 pr) = nthiosulfate / 2 avec nthiosulfate = Vthiosulfate x Cthiosulfate

nthiosulfate = 9,95 x 10-3 x 1/20 = 4,9x 10-4 mol

n(I2pr) = 4,9 x 10-4 / 2 = 2,8 x 10-4 mol

On peut énoncer le fait que les moles de diiode qui ont réagi correspondent aux moles de xylose.

Ainsi, si l’on calcule le nombre de moles de diiode qui ont réagi, on calcule le nombre de moles de xylose et on pourra alors calculer la concentration molaire du xylose et enfin la concentration

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