TS Devoir surveillé N 3 Mardi //04 Nom et Prénom :.. Exercice : Nomenclature (4 points) Nom de la molécule Formule semi-développée (ou topologique) 3-éthyl-4-méthylpentan--one N-éthyl--méthylpentan-4-amine Méthanoate de propyle Total / 4
Exercice : Acide ascorique (3 points) L acide ascorique, ou vitamine, de formule ( H ) est présent dans de nomreux fruits. est un acide faile au sens de Brönsted. Une solution S d acide ascorique a un ph =,. / Définir un acide et une ase dans la théorie de Brönsted. / Ecrire l uation de la réaction entre l acide ascorique et l eau. 3/ Exprimer la constante d acidité K A associée au couple étudié. 4/ A 5, le pk A du couple vaut 4,. En déduire la valeur de K A. 5/ alculer le quotient H H et en déduire l espèce prédominante dans la solution S. 0,5 0,5 Exercice 3 : Molécule d iuprofène (3 points) L iuprofène est une molécule de formule rute 3 H. Son nom en nomenclature officielle est : acide -(4-isoutylphényl) propanoïque. De par ses propriétés anti-inflammatoire, antalgique et antipyrétique, elle constitue le principe actif de divers médicaments. Partie : La molécule d iuprofène / Sur la formule semi-développée de l iuprofène ci-dessus, entourer le(s) groupe(s) caractéristique(s). H H H 3 H H H H H H 3 H H 3 Formule semi-développée de l iuprofène / Diverses techniques d analyse ont permis de connaître la structure de la molécule d iuprofène. Les spectroscopies IR (infrarouge) et de RMN (résonance magnétique nucléaire) en sont deux exemples. Document Spectre infrarouge de l iuprofène
Document : Bandes d asorption IR de quelques types de liaisons chimiques Document 3 : Spectre RMN de l iuprofène 3
Un singulet dont le déplacement chimique est de,0 ppm a été identifié mais il n est pas représenté sur le spectre. e fort déplacement chimique est dû au proton responsale du caractère acide de la molécule. e proton est très délindé car appauvri en électron. Les protons proches du groupe caroxyle suissent aussi les effets de ce délindage. Les protons du noyau aromatique sont représentés au niveau du signal F. a/ Associer des andes d asorption et du spectre infrarouge IR (document ) en exploitant les données du document. / Identifier les 5 groupes de protons uivalents (autres que le proton du groupe caroxyle et les protons du noyau aromatique) en les entourant et en les numérotant de à 5 sur la molécule du document 3. c/ Attriuer à chaque groupe de proton numéroté le signal (A, B,, D ou E) du spectre qui pourrait lui correspondre en expliquant votre choix.,5,5 Partie : Titrage d un comprimé d iuprofène Afin de réaliser le titrage de l iuprofène contenu dans un comprimé d «iuprofène 400 mg» : - n réduit en poudre le comprimé dans un mortier à l aide d un pilon ; - n sépare la molécule active des excipients par dissolution dans l éthanol que l on évapore ensuite (les excipients sont insolules dans l éthanol) ; - n introduit la poudre otenue dans un écher et on ajoute environ 40 ml d eau distillée ; - Le titrage est effectué à l aide d une urette graduée contenant une solution aqueuse d hydroxyde de sodium (Na + (aq) + H (aq)) de concentration molaire apportée c = 0,0 mol.l -. - Le titrage est suivi par ph-métrie (les coures otenues sont tracées dans le document 5 ci-après). / Réaliser un schéma du montage permettant d effectuer le titrage. / Définir l uivalence d un titrage. 3/ n rentre dans un taleur-grapheur les différentes valeurs du ph mesurées en fonction du volume V de solution d hydroxyde de sodium ajoutée. n utilise les fonctionnalités du taleur-grapheur pour dériver le ph par rapport à V, la grandeur otenue est notée dph. dv Les coures tracées suite au titrage ph-métrique sont ph = f(v ) et dph = g(v ) (document 3). dv Document 4 : 4
Nom et Prénom :.. a/ Parmi les coures et, quelle est celle qui représente ph = f(v ) et celle qui représente dph dv = g(v )? Justifier. / Déterminer la valeur du volume uivalent V E par une méthode de votre choix. 0,5 n note à présent l iuprofène R H. 4/ À quel couple acide/ase appartient l ion hydroxyde H? 5/ Écrire l uation de la réaction support du titrage. / Quelles caractéristiques doit posséder une réaction chimique pour être utilisée lors d un titrage? / Le pk A du couple auquel appartient l iuprofène est : pk A = 4,5 à 5. Placer sur un diagramme les domaines de prédominance des espèces du couple R H/R. En utilisant le document 3, déterminer quelle espèce prédomine en déut de titrage. / À l aide des résultats du titrage, déterminer la quantité de matière d ions hydroxyde n E (H ) versée à l uivalence et en déduire la quantité de matière n i (iu) d iuprofène titré. 9/ Déduire des résultats précédents la masse m d iuprofène titré et comparer cette dernière à la valeur attendue. 0/ n souhaite évaluer l incertitude U(m) sur la masse m liée aux différentes sources d erreurs avec un niveau de confiance de 95%. Dans ces conditions : L incertitude sur la mesure du volume versé par cette urette est U vol = 0, ml ; L incertitude sur la concentration en hydroxyde de sodium est U = 0,00 mol.l -. 0,5 L incertitude U(m) sur la masse est alors telle que : Um ( ) Uvol U m V Présenter le résultat de la valeur de la masse m sous la forme m = m ± U(m). E. / Parmi les indicateurs colorés acido-asiques proposés dans le taleau ci-après, quel est celui qui est 0,5 le mieux adapté au titrage précédent? Justifier. Indicateur coloré ouleur acide Zone de virage ouleur asique Vert de romocrésol jaune 3, 5,4 leu Phénolphtaléine incolore, 0 rose Jaune d alizarine jaune 0,,0 rouge-orangé Données : Masse molaire de l iuprofène : M( 3 H ) = 0 g.mol -. Produit ionique de l eau : K e =,0 0 4 à 5. 5
Exercice : orrection Nom de la molécule Formule semi-développée (ou topologique) -méthylut--ène 3-éthyl-,4-diméthylhexanal 3-éthylpentan--ol 3-éthyl-4-méthylpentan--one Acide 3-méthylutanoïque N-éthyl--méthylpentan-4-amine N-éthyléthanamide Méthanoate de propyle Exercice : Acide ascorique (3 points) / Acide : espèce chimique susceptile de céder un proton. Base : espèce chimique susceptile de capter un proton / H (aq) + H H - (aq) + H 3 + (aq) 3/ K a = H H H 3 4/ pk a = - log K a soit K a = 0 -pka = 0-4, =,9.0-5 5/ ph = pk a + log H H soit H H = 0 (ph- pka) = 3,9x0 - est H (aq) qui prédomine.
Exercice 3 : Molécule d iuprofène (3 points) Partie : La molécule d iuprofène : /a/ La ande n est fine, de forte intensité et correspond à un nomre d onde d environ 00 cm - caractéristique de la liaison = d un acide caroxylique. La ande n est large et centrée autour de -H de l acide caroxylique. = 3000 cm -, elle peut caractériser les liaisons H ou/et la liaison / c/ F E D B A Le proton n 5 a voisins, il apparait donc comme un nonuplet : il peut donc correspondre au signal. Le proton n 3 a 3 voisins ; il apparait donc comme un quadruplet : il peut correspondre au signal E. Les protons des deux groupes H3 (n 4) apparaissent donc comme un doulet car ils n ont qu un voisin (le H n 3) : ils peuvent correspondre au signal A car la hauteur du signal correspond à H. Les protons du groupe H 3 (n ) ont voisin ; ils apparaissent comme un doulet : il peut correspondre au signal B car sa hauteur correspond à 3 H. Les deux protons H (n ) ont voisin (le H n 5) ; ils apparaissent donc comme un doulet : ils peuvent correspondre au signal D car sa hauteur correspond à H.
3. Troisième partie : titrage d un comprimé d iuprofène. Schéma du montage d un titrage ph-métrique : urette contenant la soude à c B = 0,0 mol.l écher contenant 40 ml d eau + iuprofène Agitateur magnétique.00 ph - mètre. À l uivalence, Les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques, il y a changement de réactif limitant. 3.a/ Lors du titrage, on ajoute une ase dans une solution acide, dès lors le ph augmente. La coure représente ph = f(v ). dph Lorsque le ph augmente fortement alors est maximale, ce qui est visile sur la coure sous forme d un pic. dv 3./ La méthode des tangentes permet de trouver un volume uivalent V E = 9, ml. La dérivée passe par un extrémum (ici un maximum) à l uivalence, la coure permet de confirmer le résultat. 4. L anion hydroxyde appartient au couple acide/ase : H / H. 5. L uation de la réaction support du titrage est : R H + H R + H.. Pour être utilisée lors d un titrage, une réaction chimique doit être rapide et totale.. Domaine de prédominance : R H R ph pk A = 4,5 La coure montre qu en déut du titrage, ph < 3 donc inférieur au pk A donc l acide RH prédomine sur R.. Quantité de matière d ions hydroxyde n E (H ) versée à l uivalence : n E (H ) =.V E n E (H ) = 0,0 9, 0 3 =,9 0 3 mol Quantité de matière n i (iu) d iuprofène titré : d après l uation support du titrage n i (iu) = n E (H ) n i (iu) =,9 0 3 mol 9. masse m d iuprofène titré m(iu) = n i (iu). M( 3 H ) m(iu) =,94 0 3 0 = 0,40 g e résultat est en accord avec l indication «iuprofène 400 mg» (= 0,400 g). 0. Um ( ) Uvol U m V E Uvol U donc U( m) m. V E U( m) 0, 40 0, 0, 00 9, 0, 0 chiffre significatif soit U(m) = 0,03 g m(iu) = (0,40 ± 0,03) g = 0,0 g l incertitude est généralement arrondie par excès avec un seul. La zone de virage de l indicateur coloré doit comprendre le ph à l uivalence. La méthode des tangentes montre que celui-ci vaut,5, ainsi seule la phénolphtaléine convient.