Dosage acide-base d'un vinaigre frelaté
Un laboratoire de Ouagadougou contrôle un lot de vinaigre artisanal. On prélève 10,0 mL de vinaigre, que l'on dilue dix fois dans une fiole de 100 mL. On dose ensuite 20,0 mL de la solution diluée par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration 0,100 mol/L. L'équivalence est repérée par un indicateur coloré au virage brusque et confirmée par la courbe pH-métrique : le volume versé à l'équivalence est de 16,5 mL. L'étiquette du produit annonce 6,0° d'acidité, ce qui correspond, par convention locale, à 60 g d'acide acétique par litre. Le technicien observe que la courbe présente un seul saut net et que le pH à la demi-équivalence vaut 4,8. On donne M(acide acétique) = 60 g/mol. Le responsable se demande si le lot peut être commercialisé.
1. Calculer la concentration de l'acide acétique dans le vinaigre commercial, puis le degré d'acidité en g/L. Le lot est-il conforme à l'étiquette ?
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À l'équivalence, les quantités de matière d'acide et de base sont égales : C_a × V_a = C_b × V_b.
On a C_a × 20,0 = 0,100 × 16,5, donc C_a = 1,65/20,0 = 0,0825 mol/L pour la solution diluée.
La dilution était de facteur 10, donc dans le vinaigre commercial : C = 0,825 mol/L.
Masse d'acide par litre : m = C × M = 0,825 × 60 = 49,5 g/L.
L'étiquette annonce 60 g/L : le lot est donc non conforme, avec un déficit d'environ 17,5 %. Le vinaigre est trop peu acide, ce qui pose à la fois un problème de qualité gustative et de conservation (moindre protection contre les micro-organismes).
2. Le pH à la demi-équivalence vaut 4,8. Quelle information peut-on en tirer sur l'acide présent, et comment cela appuie-t-il l'hypothèse d'un acide acétique pur ?
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À la demi-équivalence, les concentrations de l'acide et de sa base conjuguée sont égales. La relation d'Henderson-Hasselbalch donne alors pH = pKa.
Ici pKa ≈ 4,8, valeur très proche du pKa de l'acide acétique (4,75 à 25 °C). Cela confirme que l'acidité mesurée est bien due à l'acide acétique et non à un acide minéral fort (comme l'acide chlorhydrique, dont le pKa est très bas) ni à un mélange d'acides organiques.
L'argument est cohérent avec la présence d'un seul saut de pH : un mélange d'acides de pKa distincts donnerait plusieurs sauts ou un saut étalé. On peut donc interpréter le déficit de 49,5 g/L comme un simple sous-dosage en acide acétique, et non comme une fraude par substitution d'acide.
3. Un opérateur propose de refaire le dosage sans diluer le vinaigre. Quels inconvénients concrets cela présente-t-il, et quelle précaution de sécurité reste indispensable ?
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Sans dilution, la concentration serait dix fois plus élevée (0,825 mol/L). Pour 20,0 mL dosés, il faudrait environ 165 mL de soude à 0,100 mol/L, ce qui dépasse la capacité usuelle d'une burette (50 mL) et impose plusieurs remplissages, donc une perte de précision et un risque d'erreur cumulée.
De plus, le saut de pH serait observé pour un volume important, mais la solution serait plus concentrée et l'indicateur coloré moins lisible à cause de la coloration du vinaigre. La dilution reste donc préférable : elle améliore la précision relative et facilite la lecture.
Précaution indispensable : la soude est corrosive. Il faut porter lunettes et gants, manipuler sous agitation douce, rincer immédiatement toute projection et ne jamais pipeter à la bouche. Le vinaigre lui-même est irritant pour les yeux à cette concentration.