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Corrigés de BAC

Bac Physique-Chimie

Amerique Nord 2

Dans cette vidéo, Théobald de Cidéo aborde le sujet de l'acide ascorbique, qui est le nom scientifique de la vitamine C. Il explique comment dissoudre cet acide dans l'eau et présente un exercice qui concerne le BAC de 2022 en Amérique du Nord. L'exercice consiste à calculer la concentration en quantité de matière de l'acide ascorbique lorsqu'un comprimé de 0,50 g est dissout dans 200,0 ml d'eau. Pour cela, Théobald utilise la formule de concentration en quantité de matière qui est le nombre de moles divisé par le volume de la solution. Il montre ensuite comment calculer cette concentration en utilisant la masse d'acide ascorbique, la masse molaire de l'acide ascorbique et le volume de la solution. Il obtient une concentration de 1,4 fois 10 moins 2 moles par litre, ce qui correspond à la réponse B de l'exercice. Ensuite, Théobald explique que l'acide ascorbique est un acide faible et que sa réaction avec l'eau est une réaction acido-basique. Il présente les couples d'espèces en présence et montre que la réaction se fait entre l'acide ascorbique et l'eau pour former les ions ascorbate et H3O+. Il mentionne également que le pH à l'équilibre de la solution est de 2,9. Théobald montre ensuite comment montrer que la constante d'acidité Ka peut s'écrire sous la forme donnée dans l'énoncé de l'exercice en utilisant les concentrations en ions H3O+ et ascorbate à l'équilibre et la concentration en quantité de matière apportée d'acide ascorbique. Il utilise un tableau d'avancement pour caractériser l'équilibre et montre que les concentrations en ions H3O+ et ascorbate à l'équilibre sont égales. En utilisant ces valeurs, il détermine la constante d'équilibre Ka. Il utilise ensuite Ka pour calculer le pKa du couple acide-ascorbique-ion-ascorbate, qui est de 3,9. Enfin, Théobald demande de représenter le diagramme de prédominance du couple ascorbique-ion-ascorbate en fonction du pH et de déduire la forme majoritaire dans l'estomac, où le pH est d'environ 2. Il explique que l'acide prédomine à pH faible et la base à pH élevé, et montre que dans l'estomac, qui a un pH de 2, la forme majoritaire est l'acide ascorbique. Théobald conclut en encourageant les spectateurs à poser des questions en commentaire et leur souhaite bonne chance pour leurs révisions.

Bonjour à tous, c'est Théobald de Cidéo, et dans cette vidéo on va s'intéresser à l'acide ascorbique, l'acide ascorbique qui est le nom scientifique donné à la vitamine C. Donc on va dissoudre l'acide ascorbique dans l'eau pour voir ce qu'il se passe. Alors cet exercice est la partie T du premier exercice du BAC donné en 2022 en Amérique du Nord, et donc on s'intéresse, on nous dit, à l'acide ascorbique. On nous dit que c'est un acide faible de formule C6H8O6, et on va dissoudre un comprimé d'acide ascorbique de 0,50 g dans de l'eau. On nous dit que le volume de la solution obtenue est de 200,0 ml. On nous donne ici la masse molaire de l'acide ascorbique et les conductivités molaires de différents ions. On nous demande de choisir parmi les trois propositions suivantes, donc A, B ou C, la valeur de la concentration en quantité de matière apportée d'acide ascorbique en gestion de la réponse, donc apportée lors de la dissolution de l'acide ascorbique dans l'eau. Alors ce qu'il faut faire déjà, c'est ma concentration en quantité de matière, c'est un nombre de molles divisé par mon volume, donc nombre de molles d'acide ascorbique apporté divisé par le volume de ma solution. Sauf que le nombre de molles d'acide ascorbique apporté, finalement c'est une masse d'acide ascorbique divisé par une masse molaire d'acide ascorbique. Donc je peux réécrire cette formule en remplaçant mon nombre de molles par M sur M, et donc j'obtiens C qui vaut la masse d'acide ascorbique divisé par la masse molaire d'acide ascorbique multipliée par le volume de la solution. Et donc on fait notre application numérique et on obtient 1,4 fois 10 moins 2 molles par litre. Et donc finalement ma concentration en quantité de matière c'est 1,4 fois 10 moins 2 molles par litre et ça correspond bien à la réponse B. Ensuite on nous demande d'écrire l'équation de réaction modélisant la transformation prenant place entre l'acide ascorbique et l'eau. Alors ce qu'il faut voir ici, c'est qu'en fait l'acide ascorbique c'est un acide faible. On va plonger cet acide faible dans l'eau et donc on va avoir une réaction acido-basique. Les couples en présence vont être l'acide ascorbique Lyon Aspartame, C6H7O6-, j'ai perdu un H+, et l'eau H3O+, H2O. Donc finalement si on regarde qui sont vraiment en présence, quelles sont les espèces qui sont présentes ici au début, et bien c'est mon acide ascorbique et mon eau. Donc la réaction doit être entre ces deux là pour former les deux autres. Et donc on va avoir C6H8O6+, H2O qui donne C6H7O6-+, H3O+. J'ai bien ici un échange de protons entre mes deux réactifs. On dit que la valeur du pH à l'équilibre de la solution est de 2,9. On nous demande de montrer qu'à l'équilibre la constante d'acidité Ka peut s'écrire sous cette forme. Donc la concentration H3O+, à l'équivalence, au carré, divisé par C-H3O+, à l'équivalence, fois C standard. Et on se souvient C c'est la concentration en quantité de matière apportée d'acide ascorbique qu'on a calculé à la question 1. Alors ce qu'on va faire déjà c'est nous caractériser l'équilibre. Qu'est ce que ça veut dire on est à l'équilibre ? Bien pour ça on va faire un tableau d'avancement. J'ai réécrit ici l'équation de réaction et puis au début je fais un tableau d'avancement en quantité de matière. Au début j'ai Cv mol en acide ascorbique. L'eau est mon solvant et puis je n'ai pas ni dion aspartame ni dion H3O+. Puis à la fin de ma réaction j'ai Xhec mol dion H3O+. Xhec mol dion aspartame. L'eau est toujours mon solvant et j'ai Cv-Xhec mol d'acide ascorbique. C'est un tableau d'avancement tout bête, il faut le faire assez rapidement pour pouvoir passer à la suite. On a ça en tête et puis on se dit quelle est alors la concentration en ion aspartame à l'équivalence ? C'est tout simple on prend le nombre de mol à l'équivalence divisé par le volume de ma solution donc c'est Xhec sur V. On fait pareil pour H3O+. On obtient aussi Xhec sur V. Donc finalement ma concentration en ion aspartame égale à la concentration en ion H3O+, à l'équivalence. Et puis la concentration en acide ascorbique à l'équivalence c'est Cv-Xhec divisé par V, le volume de ma solution. Donc c'est C-Xhec. Ici les V s'éliminent. C-Xhec sur V. Et là on retrouve la concentration en H3O+. Donc c'est moins la concentration en ion H3O+, à l'équivalence. On a ça en tête et puis on peut donc déterminer la constante d'équilibre Ka. Ka elle vaut ça. C'est la concentration en mes produits. On multiplie les concentrations des produits au numérateur et on divise par la multiplication des concentrations des réactifs, à la puissance toujours attention des nombres stoichiométriques, au dénominateur. Donc c'est ce que j'ai écrit ici. Vous pouvez avoir ça dans un coin de votre tête. Et on va ajouter ces standards pour avoir une constante sans unité. C'est ce que j'ai écrit. Ici on aurait pu écrire sans ça sauf que si on ne met pas ces standards, finalement on voit que Ka serait en 1 sur une concentration. Je divise ou sinon je multiplie au dénumérateur par ces standards pour avoir une constante qui soit sans unité. Donc ici pas de difficulté pour écrire Ka. Sauf qu'on sait que cette concentration-ci, elle vaut la concentration en ion H3O+, à l'équilibre. Et donc ici on retrouve H3O+, à l'équilibre, au carré. Et on sait que la concentration en C6H8O6, à l'équilibre, c'est C moins la concentration en H3O+, à l'équivalence. Et donc on retrouve finalement ce qu'on nous donnait dans l'énoncé. On nous demande ensuite de déterminer la valeur de la constante d'acidité Ka, puis le pKa du couple acide-ascorbique-ion-ascorbate. Et bien c'est parti. Pour trouver Ka, on voit ici qu'on va avoir besoin de la concentration en H3O+, à l'équilibre. La concentration H3O+, à l'équilibre, ça tombe bien, c'est C standard multiplié par 10 puissance moins le pH. C'est la définition de ma concentration en ion H3O+. Et le pH est donné par l'énoncé. Et donc finalement Ka, c'est cette formule-ci. J'ai remplacé juste la concentration en ion H3O+, par 10 puissance moins pH fois C standard. Et on peut faire notre application numérique. On obtient un Ka qui est de 1,2 fois 10 moins 4. Sans unité, attention. Une fois qu'on a le Ka, on peut trouver le pKa. Parce que pKa, ça veut dire moins log de Ka. Je vous rappelle que quand on a un p devant, ça veut dire moins log de 2. pH, c'est pareil, c'est moins log de la concentration en ion H+. Donc on se souvient toujours, p c'est moins log de 2. Donc pKa moins log de Ka. Et le Ka, on le connaît, il est juste là. Donc c'est moins log de 1,2 fois 10 moins 4. Et finalement c'est 3,9. Donc là on a pu trouver ce qu'on nous demandait, constante d'acidité et pKa. Donc on a répondu à la question. On demande ensuite de représenter le diagramme de prédominance. Alors je pense que j'avais fait une petite phrase de conclusion en disant le pKa est de 3,9. Représenter le diagramme de prédominance du couple ascorbique-ion-ascorbate et déduire la forme majoritaire de ce couple dans l'estomac où le pH vaut environ 2. Alors pour ça, on trace un axe de pH et on note le pKa à 3,9. Et puis à gauche, on est dans le domaine de prédominance de l'acide. Donc la concentration d'acide est supérieure à celle en base. Et à droite, on est dans le domaine de prédominance de la base. Il faut toujours avoir ça en tête que l'acide prédomine à pH faible ou en tout cas à pH inférieur au pKa du couple et la base à pH élevé, donc à pH supérieur au pKa du couple. On peut se souvenir de ça en se souvenant que le pH c'est le pKa plus le log de la concentration de la base sur celle de l'acide. Donc si vous avez cette formule en tête, vous pouvez toujours retrouver cet axe de pH. Et donc finalement, si on se place à pH égale 2 pour être dans l'estomac, à pH égale 2, on voit bien qu'on est dans le domaine de prédominance de l'acide. Et donc la forme majoritaire dans l'estomac est l'acide ascorbique. C'est la fin de cette vidéo. On enchaîne sur la deuxième partie, disons de cette partie C, dans la vidéo suivante. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser en commentaire, j'y répondrai avec plaisir. Et bonne chance pour vos révisions.

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