I. L eau oxygénée (6 points)

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1 BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE SESSION 2006 SCIENCES MEDICO-SOCIALES EPREUVE de SCIENCES PHYSIQUES Durée : 2h Coefficient 2 La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront pour une part importante dans l appréciation des copies. L usage des instruments de calcul est autorisé. Le sujet comporte 5 pages. -A- CHIMIE (12 POINTS) I. L eau oxygénée (6 points) Données : On rappelle que dans les conditions normales de température et de pression, le volume molaire vaut V m = 22,4 L.mol -1. Masses molaires M(H) = 1g.mol -1 ; M(O) = 16g.mol -1 Le titre T d une eau oxygénée de concentration C en mole de peroxyde d hydrogène par litre est le volume de dioxygène libéré par un litre de solution dans les conditions normales de température et de pression. Il s exprime par la relation T = 1 2 CV m L eau oxygénée, antiseptique d usage courant, est une solution aqueuse de peroxyde d hydrogène qui se décompose très lentement à la température ordinaire. Un flacon est rempli à l aide d eau oxygénée fraîchement préparée de concentration molaire C = 0,89 mol.l -1. Les demi-équations électroniques intervenants dans cette décomposition sont : H 2 O 2 + 2H + + 2e - 2H 2 O (1) H 2 O 2 O 2 + 2H + + 2e - (2) 1. A partir des deux demi-équations précédentes, écrire l équation de la réaction de décomposition de l eau oxygénée. 1/5

2 2. Donner les deux couples redox intervenant dans cette réaction. 3. Quelle est la quantité de matière n, exprimée en moles, de peroxyde d hydrogène présente dans un litre de cette eau oxygénée? 4. Calculer le titre T en «volumes» de cette eau oxygénée dans les conditions normales de température à partir de la concentration molaire C. 5. Sachant que deux moles de peroxyde d hydrogène libèrent une mole de dioxygène, quelle quantité de dioxygène n O exprimée en moles peut libérer un litre de cette eau 2 oxygénée? 6. Montrer que le volume V du dioxygène libéré par un litre de cette eau oxygénée et mesuré dans les conditions normales de température et de pression, a pour valeur V = 10L. 7. Retrouver le titre de cette solution d eau oxygénée. II. Les savons : propriétés et synthèse (6 points) L obtention d un savon est un processus connu depuis l Antiquité. Avec l essor de la chimie au début du 19 ème siècle, les procédés de fabrication se perfectionnent et les savons obtenus sont de meilleure qualité. Les matières premières sont immuables : un corps gras d origine animale ou végétale et un alcali (solution fortement basique). Les savons actuels contiennent un grand nombre d adjuvants ; agents surgraissants, colorants, parfums, etc. Le principal constituant d un savon est un ion carboxylate qui donne au savon ses propriétés lavantes. 1. On considère le plus courant des ions carboxylates : l ion oléate qui a pour formule : CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 7 COO L action lavante d un savon est due aux propriétés tensioactives de l ion carboxylate. Recopier la formule de l ion oléate et préciser les pôles hydrophile et hydrophobe. 1.2 Pourquoi dit-on de l acide oléique que c est un acide gras est insaturé? 2. Les acides gras sont des acides carboxyliques obtenus par hydrolyse de matières grasses appelées triglycérides. 2.1 Qu est-ce qu un tryglycéride? 2.2 L oléine ou trioléate de glycéryle est, un triglycéride de formule : CH O CO C 17 H 33 Recopier cette formule. Entourer les groupes fonctionnels ester présents. 2/5

3 3 Considérons un corps gras de masse m = 250 g composé totalement d oléine. On lui fait subir une hydrolyse basique à l aide d un excès de solution aqueuse d hydroxyde de sodium (soude) de manière à obtenir le savon correspondant. 3.1 Comment se nomme cette réaction? 3.2 L équation chimique correspondant à cette réaction s écrit : CH 2 OH CH O CO C 17 H (Na + + OH - ) 3 (C 17 H 33 COO - + Na + ) + CH OH CH 2 OH Recopier cette équation. Nommer les produits obtenus et encadrer la formule chimique du savon. 3.3 Montrer que la quantité de matière d oléine utilisée est n O = 0,283 mol. 3.4 Montrer que la quantité de matière de savon obtenu est : n S = 0,849 mol. 3.5 Calculer la masse m s de savon correspondant à cette quantité de matière. Données : Formules d acide gras Acide stéarique C 17 H 35 COOH Acide oléique C 17 H 33 COOH Masse molaire de l oléine M Oléine = 884 g.mol -1 Masse molaire de l oléate de sodium M Savon = 304 g.mol -1 3/5

4 -B-PHYSIQUE (8 POINTS) Datation par le carbone 14 En archéologie, on détermine l âge de matériaux organiques à l aide du carbone Dans le cycle du carbone, l élément est présent sous forme de deux isotopes, l un stable le carbone 12, 12 6C (majoritaire), l autre instable le carbone 14, 14 6C (très minoritaire). 1.1 Pourquoi le carbone 12 et le carbone 14 sont-ils appelés isotopes? 1.2 Le symbole d un noyau se note A ZX. Donner le nom des grandeurs représentées par les lettres Z et A, ainsi que leur signification. 1.3 Donner la composition des noyaux des atomes de carbone suivants : Carbone 12 : 12 6C Carbone 14 : 14 6C On demande le nombre de protons et le nombre de neutrons de chaque atome. 2. La désintégration du noyau de carbone 14 conduit à l émission d un électron de symbole 0 1e et d un noyau de symbole A ZY. 2.1 Après avoir précisé les lois de conservation utilisées, compléter l équation de la réaction nucléaire correspondante. 14 6C 0 e Y Les désintégrations radioactives peuvent-être du type α, β - ou β +. Quelle est celle qui correspond à la désintégration du noyau de carbone 14? 2.3 Choisir parmi les noyaux ci-dessous celui qui correspond à Y B 6C 7N 8O 4/5

5 3. La période ou demi-vie du carbone 14 est T = 5570 ans. 3.1 Donner la définition de la période T d un radioélément. Le carbone 14 présent dans l atmosphère est assimilé, comme le carbone 12, par les êtres vivants. A leur mort, la quantité de carbone 14 contenue dans la substance organique diminue. On a retrouvé un morceau de bois lors de fouilles. A l époque de son utilisation, il contenait une masse m o = 100 μg de carbone 14. Aujourd hui, il ne contient plus qu une masse m 1 = 25 μg de carbone Montrer qu il s est écoulé deux périodes entre les deux instants. 3.3 Déterminer l âge du morceau de bois. 5/5