alculatrice autorisée. RADIATIVITÉ DE L'IDE L isotope 131 de l iode a une période radioactive (ou demi-vie) T = 8,0 jours. Il subit une désintégration radioactive de type β. La loi de désintégration radioactive est : = o e λt où désigne le nombre de noyaux d iode 131 à l instant t et o le nombre de noyaux d iode à l instant initial. 1. Définir l émission β. 2. Écrire l équation de la réaction de désintégration radioactive du noyau d iode 131, en rappelant les lois utilisées ; indiquer la nature du noyau fils. 3. Loi de désintégration radioactive. 3.1. Définir la période T (ou demi-vie) d un échantillon radioactif. 3.2. À partir de la définition précédente, exprimer λ, constante radioactive, en fonction de T. 3.3. alculer λ, en précisant l'unité. 4. L activité A d'un échantillon est le nombre de désintégrations enregistrées, pendant une seconde. L activité A s'exprime en becquerel, Bq. L'activité d un échantillon E d iode 131 est de 420 Bq le 10 juin 2004 à 11 h. Données : BAALAURÉAT TEHLGIQUE -- SESSI 2004 SÉRIE SIEES ET TEHLGIES DE LABRATIRE SPÉIALITÉ : HIMIE DE LABRATIRE ET DE PRÉDÉS IDUSTRIELS Épreuve : PHYSIQUE - HIMIE HIMIE Durée 3 h oefficient 4 4.1. Déterminer l'activité de l'échantillon E le 2 juin 2004 à 11 h. 4.2. Déterminer l'activité de l'échantillon E le 18 juin 2004 à 11 h. uméros atomiques et symboles de quelques éléments : uméro atomique 49 50 51 52 53 54 55 56 Symbole In Sn Sb Te I Xe s Ba om Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xenon ésium Baryum 1/5
DÉTERMIATI DE LA STATE DE DISSIATI D'U MPLEXE Données (à 25 ) Potentiels standard u 2+ /u E = + 0,34 V Ag + /Ag E = + 0,80 V H + /H 2 E = 0,00 V RT ln(x) = 0,06 lg(x), en V F Produit ionique de l'eau : K e = 1,0 10-14 onstante d'acidité du couple H + 4 /H 3 : K a = 5,5 10-10 1 Étude la demi-pile n 1 n considère une solution aqueuse A de chlorure d ammonium de concentration a = 4,00 10-1 mol.l -1. 1.1. Écrire l équation de la réaction de l ion ammonium avec l eau. 1.2. Exprimer K, constante de cette réaction. 1.3. alculer le ph de la solution A; les approximations faites seront justifiées. n plonge dans la solution A une électrode de platine sur laquelle barbote du dihydrogène gazeux sous une pression de 1,0 bar. Le potentiel de cette électrode a pour valeur E 1. 1.4. Écrire la demi-équation électronique caractérisant cette électrode à dihydrogène. 1.5. Donner l expression littérale du potentiel E 1 en fonction du ph. 1.6. alculer le potentiel E 1 de la demi-pile n 1. 2 Étude de la demi-pile n 2 n ajoute 0,100 mol de cyanure de potassium à 100 ml d une solution aqueuse de nitrate d argent de concentration molaire = 0,100 mol.l -1, sans variation de volume. Il se forme le complexe [Ag() 2 ]. La demi-pile n 2 est formée en plongeant une électrode d'argent dans cette solution. Le potentiel de la demi-pile n 2 est noté E 2. 2.1. Écrire l équation de la réaction de formation du complexe [Ag() 2 ]. 2.2. Indiquer le nom de ce complexe. 2.3. Donner l expression littérale de K d, constante de dissociation de ce complexe. 2.4. Écrire la demi-équation électronique caractérisant la demi-pile n 2. 2.5. Donner l expression littérale du potentiel E 2 de la demi-pile n 2. 3. Étude de la pile Les deux demi-piles précédentes sont reliées par un pont salin et constituent alors une pile dont on mesure la force électromotrice E = 0,22 V, le pôle positif étant l'électrode de platine. n donne la valeur de E 1 : E 1 = 0,29 V. 3.1. Exprimer E en fonction de E 1 et E 2. 3.2. alculer E 2. 3.3. En déduire la valeur de la concentration en ions Ag + dans la demi-pile n 2. 3.4. En déduire la concentration en ions [Ag() 2 ], puis celle en ions. 3.5. alculer la valeur de K d, constante de dissociation du complexe. 2/5
LE SALBUTAML Le salbutamol est un bronchodilatateur utilisé pour des traitements anti-asthmatiques. 'est aussi un produit dopant pour les sportifs, classé parmi les substances pouvant agir comme stimulants. Le salbutamol peut être synthétisé à partir de l'aspirine. La formule semi-développée du salbutamol est : Les parties 1. et 2. sont indépendantes. H H 2 H H H H2 H 3 Données Élément H uméro atomique 1 6 7 8 H H 3 H3 1. Étude de la molécule de salbutamol 1.1. Déterminer la formule brute du salbutamol. 1.2. Reproduire la formule semi-développée du salbutamol, entourer tous les groupes fonctionnels ou caractéristiques (hormis le noyau benzénique) et pour chacun nommer la fonction correspondante. 1.3. Indiquer, à l'aide d'un astérisque, l'atome de carbone asymétrique de la molécule de salbutamol, sur la formule semi-développée reproduite en 1.2. 1.4. Donner une représentation de ram de l'un des deux énantiomères possibles. 1.5. Préciser la configuration absolue de l'énantiomère représenté. Justifier en indiquant l'ordre de priorité des quatre atomes ou groupes d'atomes liés à l'atome de carbone asymétrique. 2. Synthèse du salbutamol (voir le schéma réactionnel page 4/5) 2.1. Montrer que le produit A de l'étape 1 est un isomère de constitution de l'aspirine. 2.2. Donner le nom de la réaction de l'étape 2. Donner le nom et la formule du réactif permettant le passage de A à B. 2.3. Indiquer le type de la réaction de l'étape 4 : addition, élimination ou substitution. Préciser la famille chimique du solvant utilisé de formule 2 H 5 H 3 et le nommer. 2.4. ommer les deux fonctions qui sont transformées lors de l'étape 5. Justifier le rôle (oxydant ou réducteur) du tétrahydruroaluminate de lithium, LiAlH 4. 2.5. Montrer que la réaction de l'étape 6 entraîne la modification de la classe d'une fonction. 3/5
Schéma réactionnel de la synthèse du salbutamol Étape 1 A H H 3 All 3 6 H 5 2 H H H3 Aspirine Étape 2 B H H3? H 3 H3 H H Étape 3 H 3 Br 2 H3 H 3 H2 Br H Étape 4 H H 2 6 H 5 H 3 6 H 5 H 2 H (H 3 ) 3 H2 Br 2 H 5 H 3 H Étape 5 H 2 6 H 5 H 3 H H H2 (H 3 ) 3 H 2 6 H 5 H 3 H Étape 6 H H2 H 2 (H 3 ) 3 6 H 5 LiAlH 4 THF H H 2 H H H2 (H 3 ) 3 H H 2 H H H2 (H 3 ) 3 H 2 Pd Salbutamol 4/5
SYTHÈSES D AGETS TESI-ATIFS Les parties 1., 2. et 3. sont indépendantes. Les agents tensio-actifs sont utilisés dans l industrie des détergents et des lessives. 1. Tensioactif anionique : l'octadécanoate de sodium. H 3 (H 2 ) 16 a L'octadécanoate de sodium est un carboxylate de sodium plus couramment nommé stéarate de sodium. Il peut être préparé à partir de triglycérides contenus dans les graisses animales. 1.1. Définir le terme "triglycéride". 1.2. Représenter le triglycéride simple de l'acide octadécanoïque. 1.3. Écrire l'équation de la réaction permettant d'obtenir l'octadécanoate de sodium à partir du triglycéride simple de l'acide octadécanoïque ; nommer cette réaction. 2. Tensioactif anionique : le para-(1-méthylundécyl)benzènesulfonate de sodium. H 3 (H 2 ) 9 H S 3 a H 3 Le para-(1-méthylundécyl)benzènesulfonate de sodium, appelé plus couramment dodécylbenzène sulfonate de sodium peut être synthétisé à partir de benzène et de dodéc-1-ène 12 H 24. Pour cela sont envisagés deux schémas réactionnels : schéma a : alkylation, puis sulfonation, puis réaction acide-base ; schéma b : sulfonation, puis alkylation, puis réaction acide-base. hoisir le schéma réactionnel a ou b convenable ; justifier. 3. Tensioactif cationique : le chlorure de triméthyldécylammonium. H 3 H 3 (H 2 ) 8 H 2 H 3 l H 3 Le chlorure de triméthydécylammonium peut être synthétisé selon le schéma réactionnel suivant : acide décanoïque H 3 H 2 D D L i A l H 4 décylamine H 3 l chlorure de triméthyldécylammonium 3.1. Écrire l'équation bilan de la réaction de la première étape (obtention de ). 3.2. Indiquer la signification du symbole " ". ommer la fonction que possède le composé D. 3.3. Donner la formule semi-développée de la décylamine. 3.4. Écrire l'équation de la réaction permettant le passage de la décylamine au chlorure de triméthyldécylammonium. 5/5