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Corrigés de BAC

Bac Physique-Chimie

Polynésie 1

Le cours traite d'un exercice de synthèse d'esters et de dosage spectrophotométrique. L'objectif est de déterminer la quantité de matière en ion benzoate à l'aide d'un dosage spectrophotométrique. 

Le cours explique d'abord qu'il faut régler le spectrophotomètre à la longueur d'onde où l'absorbance est maximale, c'est-à-dire 270 nm. Ensuite, il présente les différents domaines spectraux (violet, rouge, infrarouge, ultraviolet) avec les longueurs d'onde correspondantes. 

Ensuite, le cours aborde la dilution de la solution obtenue après la synthèse. Il explique qu'il faut diluer 100 fois cette solution pour obtenir la solution S3. Il précise également l'importance de connaître la concentration et le volume pour réaliser une dilution précise.

Enfin, le cours présente les mesures spectrophotométriques et utilise la loi de Beer-Lambert pour trouver la concentration de la solution S3. Il explique ensuite que la solution a été diluée 100 fois, ce qui permet de retrouver la concentration de la solution après la synthèse. Cette concentration correspond à la quantité de matière restante en ion benzoate et en acide benzoïque. 

Le cours conclut en précisant que cet exercice est noté sur 10 points et qu'il faut environ deux heures pour le traiter. Il mentionne également qu'il reste deux autres exercices optionnels à traiter.

Salut, c'est Leïla pour Studio. Aujourd'hui, on se retrouve pour finir la partie 5 de l'exercice de Polynésie 2022 du jour 1 qui consiste à synthétiser un estère. Donc c'est la dernière partie de cet exercice. Ici, on nous dit qu'on va chercher à vérifier la quantité de matière en ion benzoate à l'aide d'un dosage spectrophotométrique. C'est un prétexte pour vous faire travailler sur les dosages spectrophotométriques. En général, c'est les dosages que vous préférez parce que vous en avez fait pas mal, ils sont assez simples, etc. Donc on vous dit qu'à la fin de la synthèse, on ajoute de l'hydrogénocarbonate de sodium, ça vous l'avez vu, on l'a vu ensemble dans la partie 3, qui permet de transformer l'acide benzoïque en un acide, pardon, un acide benzoïque qu'on note à H en ion benzoate. Pour simplifier les notations, pour les alléger, on note A- comme on note souvent les acides et les bases à H-. Donc on vous donne ici l'absorbance en fonction de la longueur d'onde et on vous dit qu'on veut déterminer la quantité de matière restante, donc N- dans la phase aqueuse en réalisant un dosage par spectrophotométrie. Tout d'abord, on vous dit à l'aide du graphe expliquer à quelle longueur d'onde le spectrophotomètre doit être réglé pour les futures mesures. Donc vous savez qu'on règle le spectrophotomètre à une certaine longueur d'onde, à laquelle il va regarder l'absorbance. Ce qu'il faut faire à chaque fois, c'est le régler la longueur d'onde d'absorbance maximale. Pourquoi ? Parce que simplement, je sais que je vais avoir une erreur sur la mesure, j'en ai toujours quelque soit les instruments, donc je vais avoir une erreur absolue qui est notée delta A, et ça, ça va permettre de diminuer l'erreur relative, parce qu'a priori mon delta A va être constant quelle que soit la longueur d'onde, mais par contre, mon absorbance ne va pas être la même. Si j'ai une absorbance toute petite, par exemple si je me place ici, je vais potentiellement avoir une erreur de mesure comme ça, donc ça va me faire une erreur relative très très grande. Alors que si je me place ici, je vais avoir une erreur de mesure qui va être la même, mais mon erreur relative va être beaucoup plus petite. Vous n'êtes pas obligés de justifier tout ça par l'erreur relative. Ce qu'il faut retenir, c'est qu'on se place à la longueur d'onde où l'absorbance est la plus forte. Donc ici, je vais me placer là, et donc là je vois que je suis à 270 nanomètres. Donc, identifier le domaine spectral dans lequel l'absorbance est maximale, bon ça, il faut connaître un peu vos tableaux d'ondes électromagnétiques. Je vous ai remis le schéma ici, donc vous avez le violet ici à 400, 800, vous avez du rouge, après le rouge vous avez de l'infrarouge, et en dessous du violet vous avez des ultraviolets. Alors attention, vous êtes souvent perturbés parce que vous dites ultraviolets, c'est des grandes longueurs d'onde, donc c'est après 800, et infrarouges c'est des petites longueurs d'onde, donc c'est avant 400. En fait, c'est pas du tout comme ça. Pourquoi ? Tout simplement parce que ultraviolets et infrarouges, on les a nommés comme ça pour les fréquences, parce que ce sont ici des petites fréquences, et pour les ultraviolets, des grandes fréquences. Mais pour les longueurs d'onde, ça marche pas du tout pareil. Donc retenez bien, les ultraviolets sont en dessous, donc vers 400 nanomètres, et les infrarouges sont au-dessus, vers 800 nanomètres. Donc là, on a lambda qui est inférieur à 400 nanomètres, on est dans les ultraviolets. C'est pas à connaître par cœur, je pense que ce qu'il faut connaître pour moi, c'est vraiment ça. 400, 800, infrarouges, ultraviolets. Le reste, bon, on vous le rappellera s'il le faut, en plus ça ne nous intéresse pas trop que vous sachiez ça par cœur. Ensuite, donc on va procéder à ce dosage spectrophotométrique, donc on dilue 100 fois la solution aqueuse obtenue après la synthèse. On a une nouvelle solution qui est notée S. Ça c'est important, vous vous souvenez quand il y a des dilutions, des choses comme ça, il ne faut surtout pas les oublier, parce qu'après quand vous faites vos mesures, si vous avez oublié qu'il y a une dilution, vous n'avez pas la mesure de la bonne chose. Donc on vous donne les résultats, on fait en fait une échelle de teintes, vous savez, je dilue différentes fois et je prends les absorbantes. Et donc là c'est une question expérimentale, on vous demande de réaliser la préparation d'un volume V de 100 millilitres de solution S3, donc S3 c'est celle-là, par dilution à partir de la solution mère S0. Donc je vais rappeler ce qu'on fait, donc on a une solution mère, AC0, on veut prélever V0 et on veut la mettre dans la solution phi. On veut qu'elle fasse au final 100 millilitres et on veut qu'elle ait une certaine concentration. Ce qu'on cherche ici, vous voyez, il y a des choses qu'on vous a dit, des choses qu'on vous a pas dit. Ce qu'on vous a pas dit notamment, c'est V0. On vous donne les concentrations, on vous donne le volume final de la solution phi, dont ce que vous devez déterminer c'est V0. Donc pour toutes les dilutions, il y a une phrase qu'il faut que vous connaissiez par cœur, par cœur, par cœur, et que vous écriviez telle quelle sur votre copie, c'est au cours d'une dilution, la quantité de matière de soluté reste constante, donc N0 égale N3. C'est très important, il faut justifier ça, c'est ce qui vous permet de pouvoir avancer dans votre dilution. Gros, ce que ça veut dire, c'est dans ma dilution, j'ai une certaine quantité de matière dans un certain volume, je les mets, ensuite je change le volume d'eau, mais peu importe, au final il me reste la même quantité de matière en soluté. Et donc pour ça, j'utilise le fait que C0 V0 c'est C3 V3, et ça me donne V0 égale C3 V3 sur C0, ça fait 25 ml. Donc dans toute la vairie qu'on me propose, moi je veux prendre cette solution mère, prélever V0 et je veux que ce V0 ce soit 25 ml. Donc je regarde ce que j'ai, je veux que ce soit un volume précis, il faut que ce soit précis puisque je fais une dilution, je veux connaître précisément la concentration pour faire mon échelle de teinte après. Donc pour que ce soit précis, je prends une pipette jaugée. Une fois que j'ai ma pipette jaugée, je veux verser une certaine quantité d'eau, je veux que cette quantité d'eau soit précise aussi, j'ai besoin encore une fois de connaître précisément la concentration pour bien faire mon échelle de teinte, et donc pour que ce soit précis, il me faut une fiole jaugée. Et donc une fiole jaugée de 100 ml. Donc concrètement comment je fais ? Je prends un bécher, je mets la solution S0 dans mon bécher, je prends une pipette jaugée, je pipette dans ce bécher jusqu'à 25 ml, je prends ma fiole jaugée de 100 ml, je verse ce que j'ai prélevé, la quantité V0 de solution mère dedans, je prends mon eau distillée et je remplis jusqu'au trait de jauge, je secoue un peu, et là j'ai réalisé ma solution. Il faut bien faire ça, alors notamment faites attention également au bécher, parce qu'il ne faut pas prélever la solution mère directement dans la solution. Pourquoi ? Parce qu'imaginez que j'ai un peu d'eau, que ma pipette n'est pas tout à fait propre, je risque de la souiller. Donc je ne fais pas ça, je mets d'abord dans un bécher. Vous n'êtes évidemment pas obligés de dire tout ça dans votre copier, je vous donne des informations en plus pour les jours où vous avez des TP à faire, mais pour bien justifier comment on procède. Sur votre copier, vous expliquez juste succinctement comment on fait pour ça. Ensuite finalement, on donne les mesures spectrophotométriques, donc vous voyez qu'on trouve une droite, on vous donne le coefficient directeur, on s'attend à trouver une droite, pourquoi ? Parce qu'on a la loi de Birlambert, et donc on vous demande de montrer que la quantité de matière en nombre benzoate restante, elle est de 3,3 fois 10 puissance moins 2 mol, et que c'est exactement la quantité de matière d'acide benzoïque restante. Alors, on va y aller par état. Donc déjà, la loi qu'on utilise, c'est la loi de Birlambert. Donc A est proportionnelle à la concentration, on vous donne le coefficient directeur, c'est rassurant, c'est une loi physique, donc cette loi-là est bien vérifiée, vous la connaissez bien. Donc avec tout ça, moi je peux retrouver la concentration en CS. CS est la concentration de la solution que je regarde, et donc je dis que CS est A sur le coefficient directeur, et je trouve 3,3 fois 10 moins 3 mol par litre. Et ensuite, comme je vous l'ai dit au début, il faut toujours faire attention aux histoires de dilution. Pourquoi ? Parce que si je mesure un truc et que je ne me souviens plus, si j'ai dilué, si c'est pur, ça ne veut pas dire la même chose derrière. Donc là, je regarde, ma solution a été diluée 100 fois. On vous le dit dans l'énoncé, on a dilué 100 fois la solution aqueuse à la fin de la synthèse, donc repérez bien ces trucs-là qui sont importants. Et donc, comme j'ai dilué 100 fois, ça veut dire quoi ? Ça veut dire que ma concentration de la vraie solution qui reste après la synthèse, c'est pas celle que je viens de trouver, c'est 100 fois plus. Donc la solution après synthèse, c'est donc 3,3 fois 10 puissance moins 1 mol par litre. Donc j'ai N égale C fois V, et je retrouve NS égale 33 millimol. C'est exactement, si vous vous souvenez, ce qu'on avait en 4.4, ce qu'on a fait dans la vidéo précédente, 4.4, c'est la quantité finale d'acide et d'alcool. On avait trouvé 33 millimol, donc c'est tout à fait normal de retrouver ces valeurs-là ici. C'est logique, et donc on est content pour ça. Et on a fini cet exercice. Juste un mot sur cet exercice, vous savez que c'est l'exercice sur 10 points, donc à mon avis, il faut le traiter en à peu près deux heures. Ça vous fait le bon temps pour ça, et ensuite vous avez les deux petits exercices à choisir au choix. Donc je vous laisse là, et on se retrouve bientôt pour traiter justement les exercices optionnels.

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