Laboratoire 9 : Détermination du pourcentage d'alcool dans le vin.

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Figure 1 : Schéma d’un montage de distillation fractionnée

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- Chauffe ballon

- Vin

- Colonne à distiller

- Thermomètre

- Arrivée/Sortie eau froide

- Réfrigérant à eau

- Flacon récupérateur

- Distillat

Le fonctionnement d’une distillation fractionnée n’est pas très compliqué à comprendre mais il est toujours mieux de l’expliquer en cas de doute. Lorsque le vin est chauffé sa vapeur vient se coller sur les parois internes de la colonne de séparation, elles se refroidissent et se condensent finalement pour attendre d’être une fois de plus chauffée par les prochaines vapeurs qui montent peu à peu dans la colonne et devenir une fois de plus vaporisés. L’importance de ce principe vient du fait que les vapeurs finales sont beaucoup plus concentrés d’éthanol (le composé le plus volatil). Chaque fois que la concentration du composé volatil augmente, le cycle se produisant dans la colonne de séparation se nomme un plateau théorique et proportionnellement, plus le nombre de plateau théoriques est élevé, plus la séparation sera effectuée avec efficacité. Pour ce faire, les meilleures façons d’augmenter l’efficacité sera d’allonger sa colonne ou de modifier sa surface interne en changeant son type de garnissage intérieur.

L’azéotrope est un mélange dont les deux liquides sont fortement liés ensembles par des forces intermoléculaires et dont même la distillation ne peut les séparer. Donc, avec une distillation fractionnée, il est possible purifier jusqu’à 96 % l’éthanol du vin ce qui va indéniablement créée une source d’erreur quant à notre résultat final. Finalement, le vin utilisé est le « Fontana Di Papa » soit un vin contenant un pourcentage volumique d’alcool de 12 %, il est possible que le dosage de l’éthanol dans le vin soit ait un écart avec la valeur théorique car il restera un 4% d’eau dans le distillat final

Détermination du % v/v dans le vin :

Le but d’identifier l’indice de réfraction d’un liquide est bien simple. Chaque liquide possède des indices de réfractions uniques, selon leur température et donc cette méthode est, la plupart du temps, faites pour bien identifier une substance inconnue. Théoriquement, l’indice de réfraction, est le rapport entre le sinus de l’angle d’incidence et le sinus de l’angle de réfraction lorsque la lumière traverse un milieu transparent. Donc, si l’on résume, lorsque l’un rayon lumineux traverse un carré de verre jusqu’à un liquide, un indice de réfraction peut être mesuré grâce à un réfractomètre. Les valeurs d’indice de réfraction se tiennent généralement entre 1,3000 et 1,7000 dont une incertitude de ±0,0002. Pour cette expérience, l’indice de réfraction du mélange eau/éthanol sera trouvé pour plus tard doser l’alcool.

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Il est important de corriger l’indice de

réfraction car théoriquement une indice

de réfraction est exprimé à 20 °C.

Donc, pour chaque diminution de degré

il faudra ajuster l’indice de réfraction

grâce à la formule suivante :

nD, 20 = nD, T + 0,00045(T-20)

Par ailleurs, la masse volumique peut aussi servir à identifier un liquide inconnu et aussi sa concentration dans un autre liquide. La densité volumique d’un liquide est unique et c’est pourquoi cette méthode est utilisé durant ce laboratoire. Pour déterminer cette valeur, un pycnomètre, instrument de laboratoire crée dans le but de déterminer des masses volumiques sera utilisé. Un pycnomètre en verre est constitué d’une fiole et d’un bouchon percé. Il suffit de peser la masse du pycnomètre vide et ensuite plein pour calculer la masse volumique selon le volume du pycnomètre, donnée par le fabricant.

Si jamais une personne de votre entourage se fait arrêter pour avoir conduit sous l’influence, et qu’elle souffle dans un éthylomètre qui permet de mesurer le taux d’alcool dans le sang, voici la réaction chimique qui se produit :

3 CH3CH2OH + 2 Cr2O72– + 16 H+ → 3 CH3COOH + 4 Cr3+ + 11 H2O

Si la personne de votre entourage a réellement consommé de l’alcool alors l’éthanol qui est dans son sang, passera dans l’air à travers ses poumons. L’éthanol qu’elle soufflera sera oxydé en acide acétique par les ions de dichromate qui eux se transformeront en ions dichrome. Donc si le taux d’alcool dépasse celui de la loi, les ions dichromes vont se ranger le long du tube de verre et le trait de jauge sera dépassé.

Le titrage, en principe, est une technique de dosage qui permet de déterminer la concentration d’une solution. Il existe plusieurs types de titrage dont plusieurs d’entre eux ont été pratiqués durant la session. Mais pour le cas de cette expérience deux titrages bien spéciales vont être plus utiles que les autres. Le titrage par oxydoréduction et le titrage à rebours. Pour commencer, le titrage par oxydoréduction consiste simplement d’une réaction d’oxydo-réduction. Les oxydants vont pouvoir être titrés par les réducteurs et le contraire est tout aussi vrai. Par contre, ce ne sont pas n’importe quels oxydants qui peut être titrés par n’importe quels réducteurs. Il faut se référer à l’échelle des potentiels normaux pour connaître sir le titrage est possible ou non. De plus, lors du titrage, il faut être capable de choisir le bon indicateur qui servira à bien définir le point de virage, car encore une fois ce ne sont pas toutes les indicateurs qui vont être utiles selon la marge de pH qui lui est donné. Bref, pour notre expérience la phénolphtaléine sera l’indicateur de pH utilisé car sa zone de virage du pH se situe entre 8,0 et 10,0. Pour ce qui est du titrage à rebours, qui est la deuxième étape suivant le titrage par oxydo-réduction, il suffira de titrer l’excédent d’oxydant qui n’a pas fait partie de la réaction pour connaître celle qui a réagi et finalement trouver la quantité d’alcool qui était présente initialement. En résumé, en trouvant