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Olympiades de la chimie 2012 académie de Besançon dosage des ions nitrites dans

Olympiades de la chimie 2012 académie de Besançon dosage des ions nitrites dans l'eau Dans les cours d'eau, notamment canalisés, et dans les régions densément habitées ou d'agriculture intensive, les nitrites sont souvent un paramètre important de déclassement des cours d'eau. Chez l'homme et les mammifères, la présence de nitrites dans le sang empêche l'hémoglobine de fixer convenablement l'oxygène. C'est l'une des causes de la « maladie bleue du nourrisson », plus savamment appelée « méthémoglobinémie ». C'est pourquoi la teneur en nitrites dans l'eau potable est réglementée (notamment pour la préparation des biberons) et, indirectement celle des nitrates en raison de leur capacité à se transformer en nitrites. En milieu acide, comme c'est le cas dans l'estomac, les nitrites, souvent présents dans la charcuterie comme additifs (E250 et E249), forment avec les amines secondaires des nitrosamines toxiques, très vraisemblablement cancérigènes. La D.J.A de ces deux additifs est de 0,06 mg/kg de masse corporelle La formule de l'ion nitrite est NO2 –. La teneur en nitrite dans l'eau destinée à la consommation humaine est donc règlementée, elle ne doit pas dépasser 0,1 mg/L (l'OMS préconisait 0,2 mg/L en 2006). d'après http://fr.wikipedia.org/wiki/Nitrites Le but du TP est de doser les ions nitrite dans une eau afin de savoir si elle est potable ou non. Pour cela, on va utiliser deux techniques de dosage spectrophotométriques : – la première (partie A) est adaptée de la technique décrite par la norme AFNOR NF T 90-013, c'est une méthode utilisant une gamme d'étalonnage. – la seconde (partie B) utilise la méthode des ajouts dosés. I. Principe des dosages : En milieu acide, les ions nitrite réagissent avec une amine aromatique (composé comprenant une fonction amine –NH2 fixée sur un noyau benzènique –C6H5), pour former un sel de diazonium selon une réaction appelé diazotation. Ici on utilise le chlorure de N-(naphtyl-1) diamino-1,2-éthane ou NED : NED sulfanilamide L'ion diazonium, en présence d'un dérivé de l'acide sulfanilique, l'amino-4-benzenesulfonamide ou sulfanilamide, donne un complexe rose. Cette réaction est très sensible ; elle permet de détecter de très faibles quantités d'ions nitrite. La limite de détection de la méthode se situe aux environs de 1µg/L d'ions nitrite. Elle est applicable directement à des échantillons dont la concentration massique en ions nitrite est inférieures à 1 mg/L. II. Données de sécurité : réactifs formule pictogrammes Masse molaire divers chlorure de N-(naphtyl- 1) diamino-1,2-éthane ou NED C12H14N2 , 2 HCl H319 - H315 259,2 g/mol CAS n° 1465-25-4 amino-4- benzenesulfonamide ou sulfanilamide C6H8N2O2S 172,2 g/mom CAS n° 63-74-1 Consignes de récupération : Page 1/7 Olympiades de la chimie 2012 académie de Besançon dosage des ions nitrites dans l'eau - toutes les solutions seront vidées dans un bidon de récupération prévu à cet effet. III. Données diverses : Masses molaires atomiques ( g.mol-1) : H : 1,0 N : 14,0 O : 16,0 Couleur Longueur d'onde (nm) Couleur complémentaires Violet extrême 400 Violet moyen 420 vert-jaune violet-bleu 440 Bleu moyen 470 Jaune Bleu-vert 500 Vert moyen 530 pourpre vert-jaune 560 Jaune moyen 580 Bleu jaune-orangé 590 Orange moyen 600 bleu-verdâtre orangé-rouge 610 Rouge moyen 650 vert-bleu Rouge extrême 780 Source : http://semsci.u-strasbg.fr/rouedes.htm IV. partie A : dosage par la méthode de la gamme d'étalonnage : 1. Préparation de la gamme : À partir d'une solution mère (Sm) à la concentration Cm = 10,0 mg/L en ions nitrite, vous allez devoir préparer par dilution 100 mL de solution étalon (Se) à 1,00 mg/L. Attention : toute la suite du TP dépend de la précision avec laquelle vous aller préparer cette solution étalon ! 1. Quel matériel, disponible sur votre paillasse, allez-vous utiliser ? 2. Indiquer brièvement les différentes étapes de la dilution. ✔ Une fois que ces réponses ont été validées par un enseignant, réaliser la solution étalon Se. ✔ Numéroter 7 tubes à essais de 0 à 6. ✔ Introduire dans les 6 premiers tubes 0, 2, 4, 6, 8, 10 mL de solution étalon. (cf. tableau ci-dessous en cas de doute !) ✔ Compléter chaque tubes à 10 mL avec de l'eau distillée. ✔ Dans le tube n°6, introduire 10 mL d'eau à doser ✔ Ajouter dans chaque tubes 0,2 mL de réactif de diazotation, boucher et homogénéiser. ✔ Laisser la coloration se développer pendant environ 30 minutes. Page 2/7 Olympiades de la chimie 2012 académie de Besançon dosage des ions nitrites dans l'eau Pendant ce temps, vous pouvez répondre à quelques unes des questions suivantes et préparer le dosage de la partie B. 3. Compléter le tableau ci-dessous en expliquant le calcul de la concentration en ions nitrite pour la solution du tube n°1 : tubes 0 (témoins) 1 2 3 4 5 Solution étalon Se (mL) 0 2 4 6 8 10 Eau distillée (mL) Réactif (mL) Concentration en ions nitrite (mg/L) Calcul de la concentration dans le tube n° 1 : 2. Mesures et exploitations : On donne le spectre d'une des solutions obtenues : 4. À quelle longueur d'onde doit-on mesurer l'absorbance des solutions ? 5. À quoi sert la solution préparée dans le tube n°0 ? Page 3/7 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 spectre diazoïque olympiades 2011-2012 longueur d'onde (nm) A Olympiades de la chimie 2012 académie de Besançon dosage des ions nitrites dans l'eau 6. pourquoi la solution est-elle rose ? ✔ Au bout de 30 minutes de repos, préparer 7 cuves spectrophotométriques avec un peu de chacune des solutions contenues dans les tubes 0 à 6. ✔ Mesurer les absorbances à l'aide du spectrophotomètre réglé à la « bonne » longueur d'onde et compléter le tableau de la question 7. 7. tableau de mesures (cf. question 3 pour la première ligne) : tubes 0 (témoins) 1 2 3 4 5 6 Concentration en ions nitrite (mg/L) Absorbance 8. Tracer le graphe de l'absorbance en fonction de la concentration en ions nitrite (sur papier millimétré ou dans un tableur selon le matériel mis à votre disposition) : Page 4/7 Olympiades de la chimie 2012 académie de Besançon dosage des ions nitrites dans l'eau 8. Que peut-on dire des points expérimentaux ? À quelle loi cela correspond-il ? 9. déterminer la concentration en ions nitrites dans l'eau. 10. L'eau est-elle potable ? V. partie B : dosage par la méthode des ajouts dosés : 1. Préparation de la gamme : On utilisera la solution étalon (Se) à 1,00 mg/L et le tube témoins (tube n°0) que vous avez préparé dans la partie A. ✔ Numéroter 5 tubes à essais de 1 à 5. ✔ Préparer les tubes, de la même manière que pour la partie A, mais selon les indications données dans le tableau ci- dessous. tubes 1 2 3 4 5 Solution étalon Se (mL) 0 2 3 4 5 Eau à doser (mL) 5 5 5 5 5 Eau distillée (mL) 5 3 2 1 0 Réactif de diazotation (mL) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 ✔ Laisser la coloration se développer pendant environ 30 minutes. Pendant ce temps, vous pouvez terminer le dosage de la partie A. 11. Quelle est la différence essentielle entre cette technique est celle de la partie A ? 12. Dans le tableau ci-dessous, calculer les concentrations en ions nitrite (notées Caj) provenant de la solution étalon Se seulement. Faire apparaître les calculs pour le tube n°5. tubes 1 2 3 4 5 Caj (mg/L) Calcul de la concentration dans le tube n° 5 : Page 5/7 Olympiades de la chimie 2012 académie de Besançon dosage des ions nitrites dans l'eau 2. Mesure et exploitations : ✔ Au bout de 30 minutes de repos, préparer 5 cuves spectrophotométriques avec un peu de chacune des solutions contenues dans les tubes 1 à 5. Utiliser le tube 0 de la partie A pour « faire le blanc ». ✔ Mesurer les absorbances à l'aide du spectrophotomètre réglé à la « bonne » longueur d'onde et compléter le tableau suivant : tubes 1 2 3 4 5 A Caj (mg/L) 13. Tracer la graphe de l'absorbance en fonction de la concentration en ions nitrite (sur papier millimétré ou dans un tableur selon le matériel mis à votre disposition) : 14. Que peut-on dire des points expérimentaux ? Page 6/7 Olympiades de la chimie 2012 académie de Besançon dosage des ions nitrites dans l'eau 15. À l'aide de la réponse à la question 8, donner la relation liant l'absorbance A d'une des solutions préparée dans cette partie et les concentrations Caj et Ci (concentration en ions nitrite provenant de l'eau à doser). On notera k le coefficient de proportionnalité. 16. Que peut-on dire de Ci dans le cas de cette expérience ? 17. Montrer que dans ce cas, on a A = a x Caj +b, où a et b sont des constantes que l'on explicitera. 18. Déterminer les valeurs des constantes a et b à l'aide de la courbe tracée à la question 13. 19. Calculer Ci et en déduire la concentration CN en ions nitrite dans l'eau. VI. Comparaison des uploads/Finance/ tp-olympiades-dosage-nitrites.pdf