Exercice 2 - Titrage des ions calcium · Bac ST2S Chimie, Biologie et Physiopathologie Humaines Métropole 2023

Pour prévenir une ostéoporose liée à la grossesse, le médecin prescrit de la vitamine D 3 à une femme enceinte.

Exercice 2: Grossesse et ostéoporose

Pour prévenir l'ostéoporose, les apports en vitamine D et en ions calcium doivent être surveillés.

On souhaite déterminer la concentration en ions calcium dans une eau minérale.

Document 1: Protocole titrage colorimétrique en laboratoire des ions calcium présents dans une eau

On donne l'équation de la réaction support du titrage: $$\mathrm{Ca^{2+}_{(aq)} + Y^{4-}_{(aq)} \rightarrow CaY^{2-}_{(aq)}}$$

Dans un erlenmeyer, verser un volume d'eau minérale $V_1 = 25{,}0\text{ mL}$.

Ajouter une solution d'hydroxyde de sodium jusqu'à obtenir $\mathrm{pH} = 12$.

Ajouter un indicateur coloré permettant de repérer l'équivalence du titrage.

Remplir une burette graduée avec une solution d'EDTA, notée $\mathrm{Y^{4-}}$, à la concentration en quantité de matière $[\mathrm{Y^{4-}}] = 2{,}00 \times 10^{-2}\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$.

Procéder à l'ajout d'EDTA mL par mL jusqu'à l'observation d'un changement de couleur, témoin de l'équivalence du titrage.

La valeur du volume d'EDTA versé à l'équivalence est égal à $V_{2E} = 14{,}6\text{ mL}$.

Donnée

Masse molaire atomique du calcium: $M(\mathrm{Ca}) = 40{,}0\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

1.

À l'équivalence du titrage, écrire la relation entre la quantité de matière en ion calcium initialement présent dans l'eau minérale $n_1$ et la quantité de matière en EDTA versé $n_{2E}$.

2.

Montrer que la concentration en quantité de matière du calcium $[\mathrm{Ca^{2+}}]$ dans l'eau minérale est voisine de $1{,}2 \times 10^{-2}\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$.

3.

Calculer la concentration en masse d'ions calcium $C_m$.

4.

L'apport journalier en calcium conseillé pour une femme enceinte est de $1{,}2\text{ g}$. Déterminer le volume de cette eau minérale qu'une femme enceinte devrait consommer pour assurer cet apport.