S2 : Au laboratoire d'analyse

S2-1 : Une prise de sang, pour quoi faire ?

S2-2 : Comment identifier une espèce chimique ?

S2-3 : Comment déterminer sa concentration massique ?

S2-1 : Une prise de sang, pour quoi faire ?

n°9 p23 :
On observe bien sûr deux phases avec la phase aqueuse en dessous.
Pour deviner l'ordre des phases, comment a-t-on fait en TP ? Simplement on a rajouté...

n°15 p23 :
r = 0,79 kg/L ou 0,79 g/mL ou 0,79 g/cm³ (unités équivalentes) soit 790 g/L

n°9 p39 : Corriger à la fin du livre !

S2-2 : Comment identifier une espèce chimique ?

n°16 p23 :
a) d = r si r s'exprime en kg/L ou g/mL ou g/cm³ car r(eau) = 1 kg/L ou 1 g/mL ou 1 g/cm³
Donc...
b) Par définition la masse volumique de l'espèce chimique X : r_X = m_X / v_X
On trouve alors : m_acide = 1,05 kg

n°16 p41 :
a) Voir ci-dessous :

b) Une espèce pure (ici A, B ou C) ne donne qu'une seule tache
Je vois deux espèces pures et une échantillon mélange de deux espèces chimiques : Donne-les !
c) Le menthol donne une tache à une certaine hauteur telle que R_f = 0,5 : Compare avec ce que donne A et B, et conclus.
Pour cela tu dois calculer les rapports frontaux :
- pour A : R_f1 = 0,4 et R_f1 = 0,5
- pour B : R_f = 0,6

n°17 p41 :
a) Les échantillons B et  C sont des espèces chimiques pures. On en conclut que l'acétate de linalyle de synthèse est pur.
b) Par contre conre l'échantillon A révèle plusieurs taches : Compte-les !
c) NB : Il n'est pas nécesaire de se mettre à l'échelle pusique c'est un rapport de deux distances sur un même document. Tu peux donc mesurer directement les hauteurs sur le photo.
Retrouve ces résultats : R_linalol = 0,3469 soit 0,34     et     R_{acétate de linalyle} = 0,6734 soit 0,67
d) Dans l'huile essentielle (échantillon A), on distingue donc 4 taches : Parmi elles tu peux en identifier deux facilement en comparant la hauteur des taches...

S2-3 : Comment déterminer sa concentration massique ?

NB : On note souvent la concentration massique C_m
pour la différencier de la concentration molaire notée alors C.

n°4 p96 : C_m = 3 g/L notée aussi C_m = 3 g/L^-1
Donne d'abord la relation mathématique avant de faire l'application numérique

n°5 p96 : m = 137,5 soit 1,4 . 10² g

n°7 p96 : C_m = 0,015 soit 1,5 . 10^-2 g

n°12 p97 :
Raisonnement :
(1) Identifier les données : concentration C_m du sirop de base ? volume V de sirop utilisé ? volume V' de sirop léger ?
(2) Calculer la masse de sirop de base, utilisée pour faire le sirop léger : m = C_m x V
Retrouve cette relation mathématique...
(3) Calculer la concentration C'_m de sirop léger Trouve d'abord la relation mathématique donnant C'_m puis remplace m. On obtient alors : C'_m = (C_m x V) / V'

Application numérique : C'_m = 3,42 soit 3,4 g/L (notée aussi C_m = 3,4 g/L^-1)

n°14 p97 : On doit trouver m = 2,25 soit 2,3 g
Donne d'abord la relation mathématique avant de faire l'application numérique

n°28 p100 :
a) C'est la concentration en ions lactate dans le sang. Et la question en glucose ?
b) L'axe des ordonnées représente la concentration en lactate avec des coordonées "bizarres".
La valeur de repos de la concentration massique en lactate étant 0,2 g.L^-1,la graduation "2" correspondant à0,2 g.L^-1. Continue !
c) L'axe des abscisses représente la vitesse de course : en m.s^-1 ou km.h^-1 ? La première unité
semble improbable : à 10 m.s^-1, un coureur parcourt 10 m en 1 s soit 100 m en 10 s . Possible mais pourquoi dans le cadre de cet exercice n'est-ce pas correct ?
d) Une « augmentation d'intensité » est en fait une augmentation de la vitesse de course.
L'athlète peut courir sur un tapis roulant qui va de plus en plus vite. Autre idée ?
e) Compare, pour une vitesse de course que tu choisis, la lactémie des deux types de coureurs : Pourquoi un "coureur entrainé" fatigue moins ?

DIFFICILE n°30 p100 :
1) a) L'hématocrite est de 56,2 %. Dans 100 mL de ce sang, le volume occupé par les globules rouges est donc 56,2 mL
b) Raisonnement :
(1) Calculer le notre de globules rouges dans 1 mm³ :
On lit dans le tableau " 5,29 M/mm³" : Donc, dans 1 mm³ de sang, il y a 5,29 millions de globules rouges (ou hématies). NB : 5,29 millions = 5,29 × 10⁶
(2) Convertir : 100 mL = ....... mm³
(3) Connaissant le volume d'un tout (= volume de sang prélevé) et le volume de ses composants (=globules rouges, en déduire le nombre de globules fouges : Dans 100 mL de sang, on trouve 5,29 × 10¹¹ globules rouges.
c) NB : 1 fL (fentolitre) = 1× 10^-15 L. 5,29 × 10¹¹ globules rouges occupent donc un volume de 56,2 mL. Le VGM (volume moyen d'un globule rouge) est donc :
56,2 / (5,29 × 10¹¹) = 1,06 × 10^-10 mL = 1,06 × 10^-13 L = 10⁶ fL.

2) a) D'après la 2ème ligne du tableau, il y a 14,9 g d'hémoglobine dans 1 dL, soit 100 mL de sang.
b) D'après 1) b), dans 100 mL de sang, il y a 5,29 × 10¹¹ globules rouges.
La TCMH est donc de 14,9 / ( 5,29 × 10¹¹) = 2,82 × 10^-11 g = 28,2 pg.

3) Pourquoi ce cycliste peut être soupconné de dopage ? Quel est le taux qui le plus au-dessus des normes ?
Il subira certainement des analyses plus poussées, pour confirmer ou infirmer son éventuel dopage.

"Exercer son esprit critique : le BPA" (p101) :
Deux éléments à étudier :

* Pour un adulte de 60 kg, la DJA est de 25 × 60 = 1 500 mg de BPA. En considérant la
concentration la plus élevée de BPA (4,5 mg/L), combien de boissons en cannette un adulte de 60 kg devrait consommer pour que son ingestion de BPA avoisine la DJA estimée par le Canada ?
Une cannette fait environ 333 mL = 0,333 L ; donc, dans une cannette, la masse de BPA contenu est : m(BPA) = C(BPA) x Vcannette = 1,5 mg
D'où combien de cannettes cela fait-il pour atteindre 1 500 mg de BPA ? On trouve près de 1000 ! Alors possible ?

* Le Sénat français à adopter, le 26 mars 2010, une loi qui interdit la commercialisation de certains biberons. Sachant que les biberons doivent être chauffer au four micro-ondes, explique pourquoi.

Activité p90 :
Il faut faire une dilution.

Protocole d'une dilution :
1) il faut prélever à la pipette jaugée un certain volume de solution-mère (celle qui est concentrée)
Il faut donc calculer ce volume :
- on remarque que 0,25g/L est une concentration 4 fois moins concentrée que 1 g/L
- on en déduit qu'il faut prendre un volume de solution-mère 4 fois plus petit que celui de la solution finale (dite solution-fille) : 100 mL / 4 = 25 mL
NB : rassurez-vous ! Ce raisonnement n'est pas simple mais il y a une formule... magique !?

2) on prélève donc un volume de 25 mL de solution-mère et on le verse dans une fiole jaugée de 100 mL (100 mL puisque l'on veut ce volume de solution à la fin).

3) on verse de l'eau distillée jusqu'au 2/3 environ et on homogénéise.

4) enfin on complète au trait de jauge avec de l'eau distillée. Bien faire attention à ne pas dépasser le trait ! Pour cela utiliser une pipette pour verser les derniers mL d'eau distillée... On homogénéise encore.

S3 : Les médicaments

S3-1 : Comment réaliser une solution médicale ?

S3-2 : Comment extraire une espèce chimique à la vertu médicinale ?

S3-3 : Comment est fait un médicament ?

S3-1 : Comment réaliser une solution médicale ?

NB : On note souvent la concentration massique C_m
pour la différencier de la concentration molaire notée alors C.

n°10 p97 : Corrigé à la fin du livre !

n°11 p97 : m = 137,5 soit 1,4 . 10² g

n°19 p97 :
C'est l'application directe de la formule concernant la dilution. On doit trouver : V₁ = 0,005 L soit 5 mL. Quelle solution prélève-t-on ? Avec quoi peut-on le faire ?

n°20 p97 : C'est un exercice aidé !

n°26 p99 :
a) m_ét = r_ét× V_ét= 0,789 × 52,4 = 41,3 g.
De la même manière : m_pr = 16,9 g.
b) NB : Les calculs de masse ont été faits pour un volume de V = 100 mL soit 0,1 L.
Donc : c_m,ét = 41,3 / 0,100 = 413 g.L^-1.
Et : c_m,pr = 169 g.L^-1
c) La nouvelle solution a des concentrations massiques 5 fois plus petites car on "dilue 5 fois".
Donc le volume à prélever pour la dilution est V₀ = 2,0 / 5 = 0,40 L.
Détail le raisonnement et le calcul...

Activité p90 :
Il faut faire une dilution.

Protocole d'une dilution :
1) il faut prélever à la pipette jaugée un certain volume de solution-mère (celle qui est concentrée)
Il faut donc calculer ce volume :
- on remarque que 0,25g/L est une concentration 4 fois moins concentrée que 1 g/L
- on en déduit qu'il faut prendre un volume de solution-mère 4 fois plus petit que celui de la solution finale (dite solution-fille) : 100 mL / 4 = 25 mL
NB : rassurez-vous ! Ce raisonnement n'est pas simple mais il y a une formule... magique !?

2) on prélève donc un volume de 25 mL de solution-mère et on le verse dans une fiole jaugée de 100 mL (100 mL puisque l'on veut ce volume de solution à la fin).

3) on verse de l'eau distillée jusqu'au 2/3 environ et on homogénéise.

4) enfin on complète au trait de jauge avec de l'eau distillée. Bien faire attention à ne pas dépasser le trait ! Pour cela utiliser une pipette pour verser les derniers mL d'eau distillée... On homogénéise encore.

S3-2 : Comment extraire une espèce chimique à la vertu médicinale ?

Acitivité n°4 p17 : Retrouve chaque réponse sans regarder dans un premier temps !
1) Comprendre un protocole
a) L’expérimentateur doit manipuler avec une blouse, des gants, des lunettes et sous la hotte.
b) On chauffe pour favoriser et accélérer l’extraction.
c) « Porter le mélange à reflux pendant 10 min. »
d) La trimyristine est plus soluble dans le dichlorométhane que dans l’eau.
e) « Filtrer la solution encore chaude dans un erlenmeyer. »
f) Après évaporation du dichlorométhane, on obtient la trimyristine.

2) Conclure
Le produit initial est solide. On utilise, pour extraire la trimyristine, un liquide, le dichlorométhane : c’est donc une extraction solide-liquide.

n°11 p22 : L'éther est meilleur solvant que l'eau car on peut solubiliser 23 g d'acide banzoïque dans un litre d'éther (au lieu de 2,3 g dans l'eau).

n°12 p22 : Corrigé à la fin du livre !

n°13 p22 :
a) Le passage du soluté d'un solvant à l'autre se fait bien mieux si les solvants rentrent en contact.
On obtient alors une émulsion (non stable... sauf s'il y a un émulsifiant d'ailleurs)
b) Les deux solvants n'étant pas miscibles, peu à peu, on retrouve les deux phases présentes auparavant : Qu'est-ce qui est différent alors ?
On observe la phase aqueuse (contenant l'eau) et la phase organique (contenant les espèces chimiques non miscibles à l'eau).
c) En enlevant le bouchon, les phases se reconstituent plus vite et, surtout, puisque le pression de l'air peut agir, les liquides peuvent couler. Quelle est la caractéristique de la première phase récupérée ?

n°21 p25 :
a) On utilise le dichlorométhane : Pourquoi ?
b) Compare les valeurs de densité...
c) Ci-dessous, l'ampoule à décanter avant agitation : Pourquoi la phase aqueuse est cette fois-ci au-dessus de la phase oragnique ?

Représente le schéma après agitation (attention à la légende !)...

d) La caféine est désormais dans le dichlorométhane : Que faire sachant que ce solvant est choisi car il a une température d'ébullition basse, du moins bien plus basse que l'espèce chimique voulue (la caféine) ?

n°23 p25 :
a) Voir le cours...
b) L'agitation ou la décantation ? Choisis au regard du cours...
c) L'agitation ou la décantation ? Choisis au regard du cours...
d) On lit "Si on ajoute un peu d'acétone, le volume de la phase supérieure augmente". Donc ?
Tu peux vérifier ici la valeur de la densité (comparée à celle de l'eau : d = 1)
e) Complète la légende :

f) Le sirop contient au moins deux colorants : Pourquoi ?
g) Un seul est passé dans l'acétone (phase supérieure): Lequel ? Qu'en conclure ?
Et les autres alors ?

S3-3 : Comment est fait un médicament ?

Activité p47 :
1. Observer
a)

b) Les gouttes issues de la condensation des vapeurs dans le réfrigérant sont constituées du mélange réactionnel.
c) Le ballon contient une solution incolore, le bécher un solide blanc qui a cristallisé par refroidissement.
d. En TP de chimie, il faut manipuler avec blouse et lunettes. Comme les solutions d’hydroxyde de sodium et d’acide sulfurique sont très concentrées et corrosives, il faut porter des gants pour les manipuler. Il ne faut pas laisser le flacon d’éluant près d’une source de chaleur.

2. Interpréter et conclure
a)

b) L’acide salicylique commercial et l’acide salicylique synthétisé éluent de la même manière.
On a donc bien synthétisé de l’acide salicylique.

n°5 p52 : Corrigé à la fin du livre !

n°6 p52 :
Les trois étapes d’une synthèse chimique sont : transformation, traitement, identification.

n°7 p52 :
Vois ici cet exercice interactif (NB : utiliser Internet Explorer) : L'un des montages est le chauffage à reflux. Ou regarde la correction de l'activité page 47.

n°8 p52 : Corrigé à la fin du livre !

n°17 p55 :
1) Les deux étapes de cette synthèse sont :
- transformation avec un chauffage à reflux (décrite dans les deux premiers points) ;
- traitement.
2) a) Avant d’être versé dans le ballon, le paraaminophénol est à l’état solide (température inférieure à 187 °C).
b) Le paracétamol est peu soluble dans l’eau glacée.
3) rendement : 13,2 / 13,8 = 0,96 soit 96 %.

n°18 p56 :
1) Transformation : f f ; g et c. Traitement : d ; e et a. Identification : b.
2) Vois ici cet exercice interactif (NB : utiliser Internet Explorer) : L'un des montages est le chauffage à reflux. Ou regarde la correction de l'activité page 47.
3) a) Deux filtrations sont nécessaires.
b) C’est le filtrat de la première filtration qui est intéressant car le solide est constitué de dioxyde de manganèse et pas d’acide benzoïque.
4) On a déposé 4 échantillons sur le chromatogramme, pour comparer ce qui a été synthétisé (dépôt 2) au réactif (dépôt 1), à l’espèce chimique commerciale (dépôt 3) et à l’extrait naturel de benjoin (dépôt 4).
Comme deux taches sont révélées pour le dépôt 2, le solide synthétisé n’est pas pur. Comme l’un de ses constituants a élué à la même vitesse que l’acide benzoïque, on en conclut que le solide synthétisé contient cet acide.

n°3 p272 :
1) a)vrai ; b) vrai ; c) vrai. 2) a) vrai ; b) vrai ; c) faux.

n°7 p286 :
Le modèle compact prend moins de place mais ne permet pas de connaître la nature des
liaisons.

n°8 p286 : Corrigé à la fin du livre !

n°16 p287 : Corrigé à la fin du livre !

n°20 p289 :
a) et b)

c) La concentration massique de cette solution est : t = m / V_sol = 500 / 20 = 25 mg.cL^-1
d) Voici un isomère de l’aspirine : Qu'est-ce que l'on a inversé ?

n°21 p289 :
a) et b) Formule brute : C₁₂H₂₀O₂. Ecris plutôt la formule semi-développée...
c) Oui, car ces deux molécules ont même formule brute. Retrouve ce résultat ! Qu'est-ce qui les diffrérencie alors ?

n°24 p290 :
a) La caféine permet au sportif d’améliorer ses performances puisqu’elle stimule le système cardio-vasculaire. Grâce à ses propriétés diurétiques, elle permet également au sportif d’éliminer plus rapidement les éventuelles autres substances dopantes.
b) On peut entourer quatre groupes fonctionnels. Il suffit de reprérer les atomes d'oxygènes et d'azote...
Voir la molécule avec le plugin CHIME : X
c) Un exemple de protocole :
- Contrôler la température (utiliser un bain-marie si besoin) d'un bécher contenant de l'eau initialement.
- Introduire un barreau aimanté et placer le bécher sur un agitateur magnétique.
- Ajouter 10 mg de caféine à la solution et attendre la dissolution complète.
- Répéter cette étape, de 10mg en 10 mg, jusqu’à ce que la caféine ne se dissolve plus.
- Noter la masse de caféine introduite.

Pour aller plus vite, au lieu de commencer avec de l'eau, commencer avec une solutionde caféine (pas trop concentrée bien sûr) : Dans une fiole de 50 mL, introduire 1,00 g de caféine et compléter en deux fois avec de l’eau distillée jusqu’au ménisque ; agiter jusqu’à dissolution complète de la caféine.