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Bac Physique-Chimie

Asie 2

Dans cette vidéo, Obald Studio examine la dissolution d'une coquille d'œuf dans du vinaigre. La coquille d'œuf est principalement composée de carbonate de sodium (CaCO3). L'expérience montre que la coquille se dissout progressivement dans le vinaigre. En utilisant des bandes d'absorption infrarouge, il est démontré que l'acide éthanoïque (CH3COOH) est présent dans ce processus. Une équation de réaction acido-basique est également présentée pour illustrer les réactions entre l'acide éthanoïque et les ions CO3- et HCO3-. En fin de compte, la réaction entre le vinaigre (acide éthanoïque) et le carbonate de calcium (CaCO3) produit des ions Ca2+, des ions CH3CO-, de l'eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2). L'ion hydrogéno-carbonate (HCO3-) est qualifié d'espèce amphotère, car il peut être à la fois un acide et une base selon le couple chimique auquel il participe.

Bonjour à tous, c'était Obald Studio, et dans cette vidéo, on va s'intéresser à la dissolution d'une coquille d'œuf dans du vinaigre. C'est une expérience que vous avez sûrement déjà faite chez vous, où une coquille d'œuf dans du vinaigre, elle se dissout. On va faire un petit peu de spectroscopie infrarouge, et on va étudier un petit peu cette réaction de dissolution dans du vinaigre. Alors, cet exercice, comme je l'ai dit, c'est la dissolution d'une coquille d'œuf, et on nous dit qu'en fait, on va mettre dans du vinaigre blanc une coquille d'œuf, et que celle-ci va se dissoudre. Une coquille d'œuf est constituée en majorité à 95% de carbonate de sodium, CaCO3S, et on nous dit que le processus va être lent, mais petit à petit, ma coquille d'œuf va se dissoudre dans mon vinaigre. On nous donne ici les bandes d'absorption, en tout cas les principales bandes d'absorption pour les OH alcooliques ou acides carboxyliques, et ces deux raisons O. La première question, ça va être, nous, de représenter le schéma de Lewis de l'acide étadrique. L'acide étadrique, c'est CH3COOH. Pour rappel, un schéma de Lewis, on va représenter les atomes plus les doublés liants et non liants. Donc ça va donner quelque chose comme ça. On met ici, attention, bien les doublés non liants sur le haut, ici et ici, et on fait attention à que le carbone ait à chaque fois 4 doublés liants qui partent du carbone. Comment est-ce qu'on se souvient de ça ? On sait que le carbone a 4 électrons de valence. Si vous ne vous en souvenez plus, on fait la configuration électronique, 1s1, 2s2, etc. 4 électrons de valence, et donc d'après les règles de l'octet, il a besoin de 4 doublés liants. Et notre oxygène, il a 6 électrons de valence, donc pour arriver à 8 électrons de valence, il a besoin de 2 doublés non liants, et donc il a aussi 2 doublés non liants. Question suivante, à l'aide des principales bandes d'absorption données, il faut identifier le spectre infrarouge correspondant à l'acide étadrique. Est-ce que c'est celui-là, ou est-ce que c'est celui-là ? Pour ça, on nous donne les données ici, et nous, celle qui nous intéresse, c'est donc, on sait qu'on a un acide carboxylique, c'est l'acide étadrique, et donc il va avoir un OH, acide carboxylique, et une double liaison CO. Si on regarde ici, on a bien donc CO qui devrait ressortir entre 1700 et 1760 cm-1, et mon alcool qui devrait ressortir entre 2600 et 3600. Donc si on regarde mes 2 spectres, j'ai 4 bandes, donc 2 fois 2 bandes, qui pourraient potentiellement nous intéresser, et qui correspondent assez aux alentours de 3000 et aux alentours un petit peu moins de 2000. Donc si on les regarde précisément, ici on a une bande qui va être forte et fine, donc ça correspond à CWS en haut, idem de ce côté-là, et par contre, pour ce qui va correspondre peut-être à notre alcool, on a ici une bande qui est forte et qui est très large, on voit ici une grande largeur de la bande, alors que de l'autre côté, on a une petite bande qui est assez fine. Donc ça, il y a très peu de chances que ce soit un alcool, puisqu'on nous dit que pour l'alcool, on a besoin d'une bande forte et large. Donc finalement, notre spectre, ça serait très certainement celui-là. Donc le spectre 1, il va contenir les 2 bandes caractéristiques des acides carboxyliques, OH et CWS en haut, et donc c'est celui qui correspond à l'acide éthanoïque. On nous dit ensuite qu'en solution aqueuse, le carbonate de calcium CaCO3 se dissout selon cette équation. La question suivante, ça va être de faire réagir l'acide éthanoïque avec CO3-, donc le produit de cette dissolution, et on veut écrire l'équation de réaction acidobasique entre ces 2 espèces chimiques, donc entre l'acide éthanoïque et CO3-. Alors pour ça, on regarde quels sont mes couples acide-base en présence. J'ai donc le couple CH3-COH-CH3-CO, donc ça c'est le couple de l'acide canoïque-ion-éthanolate, dont l'acide est bien l'acide éthanoïque, et l'autre couple HCO3-CO3-. Donc on a bien un acide et une base qui vont réagir pour donner la base et l'acide conjugués. On peut écrire notre équation de réaction, qui finalement est toute simple. Donc là on va obtenir HCO3-, et dans la question suivante on est dit que HCO3- va encore réagir avec notre acide éthanoïque, juste là, et on veut écrire l'équation de réaction acidobasique entre ces 2 espèces. Re belote, on réécrit nos couples acide-base en présence. Alors nos couples acide-base, on a toujours mon acide éthanoïque, mon ion-éthanolate, avec l'acide éthanoïque qui est en solution. Sauf que l'acide éthanoïque c'est un acide, donc il va devoir réagir avec la base d'un autre couple. Sauf qu'ici, si on se souvient, HCO3- c'était un acide. Donc il va falloir trouver un couple dans lequel HCO3- est une base. HCO3- doit rejouer le rôle de base. Et bien en fait, c'est ce couple-ci. CO2H2O, HCO3-. Et dans ce couple-ci, HCO3- est une base. Et ils vont réagir tous les 2 pour donner les 2 produits, juste là. On peut écrire l'équation de réaction, qui va être du coup, finalement on a juste à lire, c'est mon acide éthanoïque qui réagit avec HCO3- pour donner l'ion-éthanolate, CO2 gazeux et H2O liquide. Bon, on annonce des équations. On demande ensuite de montrer que l'équation de réaction, qui modélise l'action du vinaigre, le vinaigre je vous rappelle, c'est notre acide éthanoïque, sur le carbonate de calcium. Bon, et bien il faut montrer qu'elle a cette forme-là. En fait, ce qu'on voit, c'est que d'après l'annoncée, le vinaigre c'est une solution aqueuse d'acide éthanoïque. Donc, il va jouer et le rôle de solution aqueuse et le rôle de l'acide éthanoïque. Alors, ce que ça veut dire, c'est que les 3 réactions qu'on a vues jusque-là, elles vont pouvoir s'enchaîner. Et les réactifs de l'un vont être les produits de l'autre. Donc, première réaction, ça va être la dissolution de ma coquille d'œuf en solution aqueuse. Donc, CaCO3, j'oublie le 3 ici, va donner Ca2+, et CO3-. Et CO3- va réagir avec mon acide éthanoïque. Donc, ça va être l'action de l'acide éthanoïque sur CO3-. Donc, on voit ici, on a fait réagir notre acide éthanoïque avec le produit de la réaction précédente. Et puis l'acide éthanoïque, il va encore réagir, mais cette fois avec HCO3-, qui est le produit de cette réaction. Donc, notre ion d'acide éthanoïque, il réagit avec HCO3-, pour donner tous ces produits-là. Et donc, finalement, on va additionner, on va combiner ces 3 réactions. Alors, ce qu'on voit, c'est qu'on introduit celui-là. Celui-là, il va rester en solution. Celui-là, il va disparaître, puisqu'il va réagir dans un second temps avec l'acide éthanoïque. Mon acide éthanoïque, on va devoir le mettre 2 fois, puisqu'il réagit dans 2 réactions différentes. Mon ion éthanolate, il est produit de 2 réactions. Donc, pareil, on va produire 2 molles d'ion éthanolate pour 1 molle de CaCO3 solide. Et HCO3-, pareil, il ne va pas être présent à la fin, puisqu'on l'a utilisé, on l'a produit, puis utilisé juste après. Donc, si on regarde, finalement, ce que ça donne, c'est CaCO3 solide, qui va de plus 2 fois 2 molles, donc 1 molle de CaCO3 et 2 molles de CH3COH, donc d'acide éthanoïque, va donner Ca2+, 2 molles de CH3CO- et H2O. Et CO2 gazeux, qu'on n'oublie pas, s'il vous plaît, que j'ai oublié, plus CO2 gazeux. On ne l'oublie pas, faites attention. Donc, on a bien la réaction qu'on a trouvée ici, à l'exception de CO2 gazeux, que moi j'ai oublié, mais qu'il faut bien rajouter, c'est une erreur de ma part. Il faut indiquer ensuite, en le justifiant, le caractère acide-base de l'ion hydrogéno-carbonate, HCO3-. Et bien, cet ion, on sait que HCO3-, c'est l'acide du couple HCO3-CO3-Aq. Donc c'est un acide, mais d'autre part, c'est aussi une base, puisque c'est la base du couple CO2 gazeux H2O liquide HCO3-gazeux. Donc c'est une espèce en fauteuil, on appelle ça. C'est à la fois un acide et à la fois une base, selon le couple dans lequel on le considère. Si vous avez des questions sur cet exercice, n'hésitez pas à les poser en commentaire, j'espère que ça a été clair. Et puis on se retrouve pour une prochaine vidéo.

Dissolution d’une coquille d’oeuf (2)

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