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(Bac - Septembre 2000) - PROBLEME RESOLU : Chimie n° 1

ALTERATIONS DES HUILES

 

ENONCE :


Les huiles utilisées comme liant en peinture par les artistes peintres sont des triglycérides. Ces triglycérides réagissent au cours du temps avec l'eau pour donner du glycérol et les acides gras correspondants.

Dans cet exercice, on se propose d'étudier l'altération au cours du temps d'une huile de lin et de caractériser son vieillissement par son indice d'acide noté I.A. La connaissance de cet indice permet de mieux préserver les tableaux réalisés à la peinture à l'huile.

Un triglycéride est un triester du glycérol ou propan-1,2,3-triol et d'un acide gras.

Un acide gras est un acide carboxylique, noté RCO2H, à longue chaîne carbonée notée R.

Les principaux acides gras constituants l'huile de lin étudiée ici sont l'acide oléique (C17H33CO2H) et l'acide linolénique (C17H29CO2H).

La potasse solide a pour formule KOH; sa masse molaire vaut M = 56 g.mol - 1. Sa solution alcoolique contient notamment les ions potassium K + et hydroxyde HO -.


1. Origine de la dégradation d'un triglycéride.


1.1.
Comment nomme-t-on la réaction entre un ester et l'eau ? Citer deux caractéristiques de cette réaction. (c)


1.2.
Ecrire l'équation-bilan de la réaction d'un ester avec l'eau dans le cas général (on utilise des formules semi-développées). (c)


1.3.
Dans le cas général, écrire l'équation-bilan de la réaction d'un triglycéride avec l'eau quand elle produit du glycérol (on utilise les formules semi-développées). Les caractéristiques de cette réaction sont les mêmes que celles de la réaction précédente. (c)


2. Détermination de l'indice d'acide d'une huile de lin partiellement dégradée.

L'huile de lin partiellement dégradée contient donc une certaine quantité d'acides gras libres provenant de sa dégradation par l'eau.

On se propose de déterminer la quantité d'acide gras dans une vieille huile de lin.

Une solution est préparée en introduisant, dans un bécher, m1 = 10,0 g d'huile dissoute dans de l'éthanol.

On dose à froid les acides gras libres, contenus par cette solution, par une solution de potasse alcoolique de concentration Cb = 1,0 10 - 1 mol.L - 1, en présence de phénolphtaleine. La réaction de dosage en milieu alcoolique a les mêmes propriétés qu'en solution aqueuse. Le volume de la solution de potasse nécessaire pour obtenir l'équivalence est Vb = 15,2 mL.

On néglige les autres réactions qui pourraient avoir lieu dans le milieu.


2.1
Ecrire l'équation-bilan de la réaction support du dosage d'un acide gras par l'ion hydroxyde. (c)


2.2
Définir, en une phrase, l'équivalence acido-basique et exprimer la quantité (en mol) d'acide gras contenu dans m2 = 1,0 g de cette huile. (c)


2.3
L'indice d'acide noté I.A. d'une huile est la masse de potasse (exprimée en mg) nécessaire au dosage de tous les acides gras libres contenus dans 1,0 g d'huile.

Calculer la valeur de cet indice. (c)


2.4.
Quel est le nom de la réaction qui peut avoir lieu entre un acide gras et l'éthanol ? Est-il légitime de négliger cette réaction pendant la durée du dosage ? Justifier la réponse. (c)


SOLUTION :


1. Origine de la dégradation d'un triglycéride.


1.1.
(e) La réaction entre un ester et l'eau se nomme réaction d'hydrolyse d'un ester. C'est une réaction lente, athermique, limitée par la réaction inverse d'estérification.


1.2.
(e) L'équation-bilan de la réaction d'un ester avec l'eau s'écrit (en utilisant des formules semi-développées) :

 

1.3. (e) Dans le cas général, l'équation-bilan de la réaction d'un triglycéride avec l'eau quand elle produit du glycérol s'écrit :

Les caractéristiques de cette réaction sont les mêmes que celles de la réaction précédente (lente, limitée, athermique).


2. Détermination de l'indice d'acide d'une huile de lin partiellement dégradée.


2.1
(e) Ecrivons l'équation-bilan de la réaction support du dosage d'un acide gras par l'ion hydroxyde.

RCOOH + HO - RCOO - + H2O (1)

acide 1 + base 2 base 1 + acide 2

 

RCOOHRCOO - + H + (1bis)

A1 faibleB1 faible

H + donné par l'acide CH3COOH est capté par la base HO -

HO - + H + H2O (1 ter)

B2 forte A2 indifférent

2.2 (e) Définissons l'équivalence acido-basique :

Définition : A l’équivalence, les quantités de réactifs introduites sont proportionnelles aux coefficients de l'équation-bilan associée à la réaction de dosage.

L’équation-bilan de la réaction de dosage (1) RCOOH + HO - RCOO - + H2O montre, qu’à l’équivalence, la quantité de matière d’ions OH ajoutés est égale à la quantité de matière d’acide initial. On écrit :

Nacide initial = Npotasse ajoutée à l'équivalence E (en mole)

Ca ´ Va = Cb ´ Vb E- (2)

Nacide initial = 0,10 ´ 0,0152 = 1,52 ´ 10 - 3 mol d'acide gras dans 10 g d'huile de lin

La quantité (en mol) d'acide gras contenu dans m2 = 1,0 g de cette huile est 1,52 ´ 10 - 4 mol .


2.3
(e) L'indice d'acide noté I.A. d'une huile est la masse de potasse (exprimée en mg) nécessaire au dosage de tous les acides gras libres contenus dans 1,0 g d'huile.

Calculer la valeur de cet indice :

indice d'acide I.A = Npotasse ajoutée à l'équivalence E ´ M potasse

indice d'acide I.A = 1,52 ´ 10 - 4 ´ 56 = 8,51 ´ 10 - 3 g

I.A =   8,51 mg

 

2.4. (e) L'éthanol a pour rôle de permettre un meilleur contact entre les réactifs. En effet il "dissout" à la fois l'acide gras et la potasse.

Entre l'acide gras et l'alcool peut avoir lieu une réaction d'estérification. Cette réaction est très lente, il est légitime de la négliger pendant la durée du dosage.

 

A VOIR :

Baccalauréat (Septembre 2000) : les candidats ont composé sans avoir le droit de se servir de leur calculatrice.

Chimie n° 1 : Altération des huiles

Chimie n° 2 : Décomposition d'une eau oxygénée

Physique n° 3 : Ephémérides

Physique n° 4 : Suspension d'un véhicule

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