DOSAGE DE LA CAFEINE DANS UNE BOISSON

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1) Objectif :
    Mesurer la quantité de caféine contenue dans une boisson telle que le Coca-Cola®.

2) Principe du dosage :
    Il s'agit d'un dosage par spectrophotométrie en U.V.
    On montre que la courbe d'absorption du 1,2,3, triméthylxanthène (caféine) présente un maximum à 272 nm.
    On prépare à partir d'une solution mère( 0,1 mol.L-1 ) étalon de caféine dans l'acide sulfurique une gamme de
    solutions allant de 0,001 à 0,01mol.L-1 dont on relève les absorbances à 272nm.
    Grâce à la courbe d'étalonnage obtenue, on peut trouver la concentration de la caféine dans la boisson.

3) Préparation de la solution mère étalon et des solutions diluées:
    Peser 1,9419 g de caféine pure et après dissolution dans de l'acide sulfurique à 0,5mol.L-1 transvaser dans une fiole jaugée de 100,0mL puis compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'acide sulfurique à 0,5mol.L-1.
    On obtient une solution mère à 0,1mol.L-1.
    Prélever successivement 10,0mL    9,0mL    8,0mL.......1,0mL de cette solution mère et les transvaser dans des fioles jaugées de 100,0 mL puis compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'acide sulfurique à 0,5mol.L-1.
    On obtient des solutions filles respectivement à 0,01    0,009    0,008......    0,001mol.L-1 .

4) Tracé de la courbe d'étalonnage:
 

Concentrations
(C) g.L-1

Absorbance
(A)

0,001

0,047

0,002

0,094

0,003

0,142

0,004

0,189

0,005 

0,236 

0,006 

0,283 

0,007 

0,330 

0,008 

0,377 

0,009 

0,424

0,010

0,472

A partir du tableau, on trace la courbe d'étalonnage A(C) (avec un tableur par exemple), puis on modélise, pour avoir l'équation de la droite modèle correspondante (régression linéaire) : on trouve A = 47,17xC.

5) Préparation de l'échantillon de boisson (extraction de la caféine de cet échantillon) :
    - On dégaze le Coca-Cola® par agitation (on enlève ainsi le maximum de dioxyde de carbone occlus).
    - On en prélève 5,0 mL dans un erlenmeyer de 100mL puis l'on ajoute de l'ammoniaque à 0,5mol.L-1  jusqu'à la neutralité (papier pH).
    - On ajoute environ 10mL de chloroforme (sous la hotte) et l'on transvase le tout quantitativement dans une ampoule à décanter.On agite longuement (sous la hotte) en n'oubliant pas d'ouvrir de temps à autre le robinet (ampoule en l'air).
    - On récupère la phase organique (phase inférieure) et on la transvase quantitativement dans un bécher, puis on évapore totalement le chloroforme au bain-marie (sous la hotte).
    - On reprend le solide déposé sur le bécher (caféine) par de l'acide sulfurique à 0,5 mol.L-1 puis on verse le tout dans une fiole jaugée de 100,0 mL et l'on complète avec de l'acide sulfurique à 0,5 mol.L-1 jusqu'au trait de jauge.
6) Dosage:
    - La mesure de l'absorbance de cette solution donne A' = 0,193
    - La concentration de la solution diluée est donc de C' = 0,193/47,17 = 4,1x10-3 g.L-1
    - La concentration de la boisson en caféine est donc de 4,1x10-3 x20 = 0,082g.L-1 (On a prélevé 5mL de boisson et le volume final est de 100mL... donc dilution au 1/20ème ).