🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋
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🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋



  1. #1
    Citrata

    🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋


    ------

    Bonjour à toutes et à tous, voilà deux jours que je lis les sujets concernant l'acidification par l'acide citrique mais je me retrouve face à un problème que je n'arrive pas malgré mes calculs à résoudre alors je vais tenter de vous l'exposer pour d'abord essayer de comprendre ce que je ne calcule pas bien mais aussi je l'espère au final avoir une réponse.

    Alors en partant des éléments suivant : 5 L d'un mélange contenant de l'eau du robinet et 4 jus de citron avec un pH du mélange à 3.5.

    En partant de ces informations et ne disposant pas de la quantité de jus qui a été additionnée je suis parti de données généralistes sur les citrons et d'autres plus informelles sur l'acide citrique qui pour l'exercice sera considéré comme un acide faible de pKa 3.11.

    Alors, 1 citron pèse en moyenne 90g dont 90% d'eau et une teneur en acide citrique de 8% de la matière sèche :

    Cela nous donne 90x0,1x0,08=0,72g d'acide citrique dans 1 citron.

    On peut tirer environ 60mL de jus d'un citron soit 0,06L. Si l'on considère la densité du jus de citron à 1 (on n'en ait pas loin je crois), dans mes 60mL de jus de citron j'aurais donc 0,6x0,72=0,432 g d'acide citrique.

    Le jus de 4 citrons nous font donc 0,24 L et 1,728 g d'acide citrique.

    La masse molaire de l'acide citrique est de 192,184 g.mol donc 1,728/192,184=0,009 moles d'acide citrique.
    Dans les 5L de mélange on a donc une teneur en acide citrique de 4,8%.

    On sait que 0,001 moles/L d'acide citrique (0,192g) avec un pKA de 3.11 nous donne un pH de 3.06.

    Donc nos 0,009 moles d'acides citriques diluées dans les 5L ou même 4,76L nous donnerait 0,0018 mol/L soit un pH de 2,92.

    Si je ne vous ai pas perdus jusque là merci de me dire si mes calculs sont corrects


    Allons sur la suite.... Je me retrouve avec un pH de 3.5 et non 2,92. Cela peut venir de mes approximations mais à en croire certaines épreuves de bac que j'ai pu croiser la teneur d'un citron serait un peu plus élevée de l'ordre de 0,013g d'acide citrique et si finalement le jus d'un citron ne fait que 50mL je me retrouve avec un pH de 2,97 selon les calculs, enfin toujours proche de 3.

    Mon eau de robinet est à pH 7 mais elle a quand même un pouvoir tampon avec ses Hydrogénocarbonates (88ppm), seraient-ce les responsables ?


    Une fois que j'aurais éclairci cela sachant que j'ai aussi réalisé les calculs en partant d'autres informations comme une teneur en acide citrique de 47g.L de jus de citron (Là en comptant 20 citrons, 50ml de jus par citron on est loin du compte donc cette donnée semble fausse ou c'est moi ), j'ai un autre problème à soulever et je manque d'informations, je n'arrive pas à trouver de solution :

    (Vous me direz le premier problème n'y change rien mais j'ai envie de comprendre).

    Je me retrouve donc avec mes 5L de mélange avec un pH de 3.5 et je souhaite avoir les mêmes 5L mais à un pH de 3. Je peux donc ajouter de l'acide citrique anhydre de même masse molaire pour obtenir mon pH mais je n'arrive pas à calculer simplement la quantité nécessaire.

    On va avoir pour mon mélange un pH de 3.5 avec un volume connu et une concentration en acide citrique inconnue et on a de l'autre côté une concentration connue et un volume a déterminer, je suis sur la bonne voie où je me fourvoie quant au calcul à venir ?

    Je vous remercie sincèrement pour l'aide que vous pourrez m'apporter, je bute un peu sur l'ensemble avec des connaissances acquises et les réflex qui vont avec mais ce n'est plus de première fraicheur et je n'ai pas envie d'en référer à une IA

    Merci encore, bonne journée à vous.

    (j'ai eu le réflex de copie ce long message avant de le valider et me retrouver en "non connecté"... OUF)

    -----

  2. #2
    Kondelec

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Bonjour

    Je n'ai pas vérifié tes calculs, ils ont l'air corrects. L'erreur vient du fait que tu considères que tu n'a que de l'eau et de l'acide citrique, or ce n'est pas le cas : Dans l'eau du robinet des carbonates et sulfates vont venir tamponner le milieu.

  3. #3
    Citrata

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Bonsoir,

    Merci de ta réponse, c'est ce que j'ai supposé aussi au regard des Hydrogénocarbonates. Je n'ai pas évoqué les autres tampons (sulfates, chlorures, nitrates et d'autres bien négligeables) mais j'en ai conscience.

    Me reste donc le deuxième point, l'ajout d'acide citrique

  4. #4
    Kondelec

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Difficile de savoir combien de jus ajouter pour viser un certain pH.
    Le plus simple serait de faire un dosage : Tu prends par exemple 100ml d'eau, et tu ajoutes du jus jusqu'à la valeur souhaitée, ainsi tu aura le bon ratio.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    MissJenny

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Ca n'est pas forcément très reproductible. J'imagine que la teneur en acide du jus de citron varie pas mal selon les variétés, la maturité, etc.

  7. #6
    Kondelec

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Si tu fais un dosage avec le jus qui vient d’être préparé ça fonctionnera forcément avec un plus grand volume, et dans tous les cas la teneur en acide citrique n'est pas un "étalon", mais elle ne varie pas tant que ça (on a environ 50g/l), donc le pH ciblé ne sera pas tellement modifié ; ici non plus le but n'est pas de faire une solution de référence.

  8. #7
    Citrata

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Merci pour vos réponses.

    L'idée est de corriger à l'acide citrique anhydre le pH pour arriver à 3.

    Effectivement la reproductibilité va se situer sur ce point. Quel que soit le pH obtenu avec mes 4 citrons ans 5L, on considère que tous les hydrogénocarbonates ont fait tampon et on se retrouve à 3.5, 3.6, 3.2.
    De là la correction doit m'amener à un pH de 3.0.

    J'ai juste du mal à faire la relation entre cet ajoût d'acide citrique anhydre et ma différence de pH

    Merci encore.

  9. #8
    petitmousse49

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Bonjour

    Des différents ions précédemment citées présents dans l'eau du robinet, seuls les ions hydrogénocarbonate ne sont pas indifférents du point de vue acido basique et constituent la base du couple H2CO3/HCO3- (pKa1=6,35). On peut à mon avis calculer la quantité d'acide citrique AH à ajouter à 5L d'eau du robinet pour faire passer le pH de 7,0 à 3,0 en assimilant cette eau à une solution contenant des ions hydrogéno carbonate en équilibre avec du CO2 dissous (H2CO3)

    Avant l'ajout d'acide citrique :

    Code:
    \left[HCO_{3}^{-}\right]_{o}=1,44.10^{-3}mol/L
    (correspondant à une concentration massique de 88mg/L)
    \left[H_{2}CO_{3}\right]_{o}=\frac{\left[H_{3}O^{+}\right]_{o}.\left[HCO_{3}^{-}\right]_{o}}{K_{a1}}=\frac{10^{-7}.1,44.10^{-3}}{10^{-6,35}}=3,22.10^{-4}mol/L
    L'électro neutralité est assurée par la présence d'ions calcium indifférents :

    Code:
    \left[Ca^{2+}\right]=\frac{1}{2}\left[HCO_{3}^{-}\right]_{o}=0,72.10^{-3}mol/L
    L'acide citrique est un triacide avec des pKa égaux à 3,1 ; 4,8 ; 6,4. On s'intéresse à des pH de l'ordre de 3, on peut négliger les deuxième et troisième acidité, ce qui revient à considérer l'acide citrique comme un monoacide faible, noté “AH”, avec pKa=3,1.

    La concentration en acide citrique du jus de citron étant un peu aléatoire, je me suis intéressé à la variation de pH de ces 5L d'eau par ajout d'une solution d'acide citrique à co=1,0mol/L ; Facile ensuite de revenir à la masse d'acide ajouté, à l'aide de citron ou par tout autre méthode. La simulation ci-dessous (courbe de pH et courbes de concentrations) montre que cet ajout à deux influences essentielles : neutralisation des ions hydrogéno carbonate par l'acide citrique, d'ou forte baisse de pH puis faible baisse de pH par réaction très limité de l'acide citrique sur l'eau. Avec un pH désiré de 3, voisin du pKa, peu de simplifications possibles. Je fais donc cela “à l'ancienne”, en raisonnant sur l'électroneutralité de la solution finale de pH=3 :

    2\left[Ca^{2+}\right]+\left[H_{3}O^{+}\right]=\left[HCO_{3}^{-}\right]+\left[A^{-}\right]
    Le phénomène de dilution est négligeable, la concentration en ions calcium est inchangée. pH=3<<pKa1 : on peut négliger la quantité finale d'ion hydrogénocarbonate :
    \left[A^{-}\right]=1,44.10^{-3}+10^{-3}=2,44.10^{-3}mol/L
    \left[AH\right]=\frac{\left[H_{3}O^{+}\right].\left[A^{-}\right]}{K_{a}}=\frac{10^{-3}.2,44.10^{-3}}{10^{-3,1}}=3,07.10^{-3}mol/L
    La quantité d'acide citrique introduite par litre est ainsi :

    c=\left[AH\right]+\left[A^{-}\right]=5,51.10^{-3}mol/L
    La quantité d'acide citrique introduite dans les cinq litres d'eau est donc :

    n=27,6.10^{-3}mol
    On obtient la masse ajoutée en multipliant la quantité par la masse molaire :

    m=5,3g

    La simulation, qui tient compte des deux acidité de l'acide citrique, montre que pH=3 est atteint pour un ajout de 26,8mL de solution d'acide citrique à 1mol/L, soit pour un ajout de 26,8.10-3mol. Pas trop mal ...
    Selon les estimations de la concentration en acide citrique, l'ajout d'acide citrique correspond à un ajout de 9 à10mmol d'acide soit, pour la simulation, à un ajout de 9 à 10mL d'acide à 1mol/L. Selon la simulation, le pH obtenu est compris entre 3,6 et 3,7. Résultat assez proche du résultat expérimental.Nom : forum_citrique.png
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  10. #9
    petitmousse49

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Bonjour

    Des différents ions précédemment citées présents dans l'eau du robinet, seuls les ions hydrogénocarbonate ne sont pas indifférents du point de vue acido basique et constituent la base du couple H2CO3/HCO3- (pKa1=6,35). On peut à mon avis calculer la quantité d'acide citrique AH à ajouter à 5L d'eau du robinet pour faire passer le pH de 7,0 à 3,0 en assimilant cette eau à une solution contenant des ions hydrogéno carbonate en équilibre avec du CO2 dissous (H2CO3)

    Avant l'ajout d'acide citrique :

    Code:
    \left[HCO_{3}^{-}\right]_{o}=1,44.10^{-3}mol/L
    (correspondant à une concentration massique de 88mg/L)
    \left[H_{2}CO_{3}\right]_{o}=\frac{\left[H_{3}O^{+}\right]_{o}.\left[HCO_{3}^{-}\right]_{o}}{K_{a1}}=\frac{10^{-7}.1,44.10^{-3}}{10^{-6,35}}=3,22.10^{-4}mol/L
    L'électro neutralité est assurée par la présence d'ions calcium indifférents :

    Code:
    \left[Ca^{2+}\right]=\frac{1}{2}\left[HCO_{3}^{-}\right]_{o}=0,72.10^{-3}mol/L
    L'acide citrique est un triacide avec des pKa égaux à 3,1 ; 4,8 ; 6,4. On s'intéresse à des pH de l'ordre de 3, on peut négliger les deuxième et troisième acidité, ce qui revient à considérer l'acide citrique comme un monoacide faible, noté “AH”, avec pKa=3,1.

    La concentration en acide citrique du jus de citron étant un peu aléatoire, je me suis intéressé à la variation de pH de ces 5L d'eau par ajout d'une solution d'acide citrique à co=1,0mol/L ; Facile ensuite de revenir à la masse d'acide ajouté, à l'aide de citron ou par tout autre méthode. La simulation ci-dessous (courbe de pH et courbes de concentrations) montre que cet ajout à deux influences essentielles : neutralisation des ions hydrogéno carbonate par l'acide citrique, d'ou forte baisse de pH puis faible baisse de pH par réaction très limité de l'acide citrique sur l'eau. Avec un pH désiré de 3, voisin du pKa, peu de simplifications possibles. Je fais donc cela “à l'ancienne”, en raisonnant sur l'électroneutralité de la solution finale de pH=3 :

    2\left[Ca^{2+}\right]+\left[H_{3}O^{+}\right]=\left[HCO_{3}^{-}\right]+\left[A^{-}\right]
    Le phénomène de dilution est négligeable, la concentration en ions calcium est inchangée. pH=3<<pKa1 : on peut négliger la quantité finale d'ion hydrogénocarbonate :
    \left[A^{-}\right]=1,44.10^{-3}+10^{-3}=2,44.10^{-3}mol/L
    \left[AH\right]=\frac{\left[H_{3}O^{+}\right].\left[A^{-}\right]}{K_{a}}=\frac{10^{-3}.2,44.10^{-3}}{10^{-3,1}}=3,07.10^{-3}mol/L
    La quantité d'acide citrique introduite par litre est ainsi :

    c=\left[AH\right]+\left[A^{-}\right]=5,51.10^{-3}mol/L
    La quantité d'acide citrique introduite dans les cinq litres d'eau est donc :

    n=27,6.10^{-3}mol
    On obtient la masse ajoutée en multipliant la quantité par la masse molaire :

    m=5,3g

    La simulation, qui tient compte des deux acidité de l'acide citrique, montre que pH=3 est atteint pour un ajout de 26,8mL de solution d'acide citrique à 1mol/L, soit pour un ajout de 26,8.10-3mol. Pas trop mal ...
    Selon les estimations de la concentration en acide citrique, l'ajout d'acide citrique correspond à un ajout de 9 à10mmol d'acide soit, pour la simulation, à un ajout de 9 à 10mL d'acide à 1mol/L. Selon la simulation, le pH obtenu est compris entre 3,6 et 3,7. Résultat assez proche du résultat expérimental.Pièce jointe 496158

  11. #10
    petitmousse49

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Bonjour à tous
    Désolé pour les messages précédents. Des erreurs de ma part dans l'utilisation des balises rendent les formules illisibles. Je présente mes excuses et recommence...
    Bonjour

    Des différents ions précédemment citées présents dans l'eau du robinet, seuls les ions hydrogénocarbonate ne sont pas indifférents du point de vue acido basique et constituent la base du couple H2CO3/HCO3- (pKa1=6,35). On peut à mon avis calculer la quantité d'acide citrique AH à ajouter à 5L d'eau du robinet pour faire passer le pH de 7,0 à 3,0 en assimilant cette eau à une solution contenant des ions hydrogéno carbonate en équilibre avec du CO2 dissous (H2CO3)

    Avant l'ajout d'acide citrique :

    (correspondant à une concentration massique de 88mg/L)



    L'électro neutralité est assurée par la présence d'ions calcium indifférents :

    \

    L'acide citrique est un triacide avec des pKa égaux à 3,1 ; 4,8 ; 6,4. On s'intéresse à des pH de l'ordre de 3, on peut négliger les deuxième et troisième acidité, ce qui revient à considérer l'acide citrique comme un monoacide faible, noté “AH”, avec pKa=3,1.

    La concentration en acide citrique du jus de citron étant un peu aléatoire, je me suis intéressé à la variation de pH de ces 5L d'eau par ajout d'une solution d'acide citrique à co=1,0mol/L ; Facile ensuite de revenir à la masse d'acide ajouté, à l'aide de citron ou par tout autre méthode. La simulation ci-dessous (courbe de pH et courbes de concentrations) montre que cet ajout à deux influences essentielles : neutralisation des ions hydrogéno carbonate par l'acide citrique, d'ou forte baisse de pH puis faible baisse de pH par réaction très limité de l'acide citrique sur l'eau. Avec un pH désiré de 3, voisin du pKa, peu de simplifications possibles. Je fais donc cela “à l'ancienne”, en raisonnant sur l'électroneutralité de la solution finale de pH=3 :



    Le phénomène de dilution est négligeable, la concentration en ions calcium est inchangée. pH=3<<pKa1 : on peut négliger la quantité finale d'ion hydrogénocarbonate :





    La quantité d'acide citrique introduite par litre est ainsi :



    La quantité d'acide citrique introduite dans les cinq litres d'eau est donc :



    On obtient la masse ajoutée en multipliant la quantité par la masse molaire :

    m=5,3g

    La simulation, qui tient compte des deux acidité de l'acide citrique, montre que pH=3 est atteint pour un ajout de 26,8mL de solution d'acide citrique à 1mol/L, soit pour un ajout de 26,8.10-3mol. Pas trop mal ...Nom : forum_citrique.png
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  12. #11
    Citrata

    Re : 🍋 Citrons et Acide Citrique 🍋

    Bonjour et merci à toi pour toutes ces informations.
    Effectivement après différents calculs réalisés de mon côté je me retrouve avec des quantités d'acide citrique anhydre à ajouter relativement négligeables au regard du volume.

    Comme je le disais plus haut mon intérêt était d'ajouter une certaine quantité de citrons (4 en l’occurrence pour 5L) de qualité, poids, etc assez variable et de ne finalement pas me soucier de leur apport mais simplement prendre une mesure de pH à ce moment et réaliser ensuite la correction nécessaire avec de l'acide citrique anhydre.

    J'ai utilisé les mêmes considérations concernant les hydrogénocarbonates, le pKa de l'acide citrique.

    Dans les faits dans l'eau du robinet l'équilibre des charges électriques va quand même avoir un peu plus de variabilité en fonction de la minéralité avec calcium, magnésium et potassium d'un côté (et en négligeant cette fois d'autres ions moins participatifs) et de l'autre chlorures, sulfates et nitrates. Ces quantités étant aussi variable en fonction des approvisionnement c'est aussi pourquoi j'ai préféré m'intéresser uniquement à la baisse finale de pH pour une finalité de 3.

    Merci encore pour toutes ces informations qui recoupent beaucoup les résultats que j'ai obtenus de mon côté.

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