un dipeptide : l'aspartame ; eau oxygénée ; électromagnétisme bac SMS Antilles septembre 2006.

Un dipeptide, l'aspartame : Une boîte d’édulcorant porte les indications suivantes : Un comprimé a un pouvoir édulcorant équivalent à 5 g de sucre. Ingrédient : aspartame 20 mg, lactose, carboxyméthylcellulose ; contient de la phénylalanine, composant naturel des protéines Masse nette : 30,6 g L’aspartame, édulcorant de synthèse, est un dipeptide de formule semi-developpée : Recopier la formule et entourer la liaison peptidique. Indiquer, sur la formule recopiée, les groupes fonctionnels acide carboxylique, amine, et ester.   La phénylalanine est un acide a-aminé de formule : Recopier la formule et signaler par un astérisque (*) l’atome de carbone asymétrique. Représenter la L-phénylalanine en projection de Fischer.   On veut préparer un dipeptide en faisant réagir la phénylalanine avec l’alanine de formule : Écrire l’équation d’une réaction possible.   L'eau oxygénée. On désire doser une solution de peroxyde d’hydrogène (c’est à dire de l’eau oxygénée) par une solution de permanganate de potassium. On dispose du matériel et des solutions ci-après : un bécher, un agitateur magnétique, une burette graduée, de l’eau oxygénée incolore de concentration C1 inconnue et une solution acidifiée d’ions permanganate MnO4- violette, de concentration molaire C2 = 1,0.10-2 mol.L-1. On effectue le dosage d’un volume V1 = 2,0 mL d’eau oxygénée. Dans quel but effectue-t-on un dosage ? Déterminer la concentration inconnue d'une solution. Parmi les solutions à disposition, quelle est la solution titrante ? Quelle est la solution à doser ? Solution titrante, de concentration connue : solution acidifiée d’ions permanganate MnO4- violette Solution titrée : eau oxygénée, concentration inconnue. Faire le schéma du montage expérimental. Indiquer sur ce schéma : le bécher, la burette graduée, la solution à doser, la solution titrante.     On donne les demi-équations électroniques relatives aux couples intervenant dans le dosage : MnO4- + 8 H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O.(1) H2O2 = O2 + 2 H+ + 2e-.(2) En déduire le couple redox auquel appartient l’eau oxygénée. O2 / H2O2. A partir de ces demi-équations qui seront recopiées sur la copie, écrire l’équation de la réaction de dosage. On rappelle qu’il ne doit plus figurer d’électrons e- dans l’équation de la réaction de dosage.. Multiplier (1) par deux : 2MnO4- + 16 H+ + 10e- = 2Mn2+ + 8H2O. Multiplier (2) par cinq : 5H2O2 = 5O2 + 10 H+ + 10e-. puis ajouter : 2MnO4- + 16 H+ + 10e- + 5H2O2 = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 + 10 H+ + 10e-. Puis simplifier : 2MnO4- + 6 H+ + 5H2O2 = 2Mn2+ + 8H2O + 5O2. Pour atteindre l’équivalence, on a dû verser un volume Ve = 9,6 mL de solution de permanganate de potassium. À l’équivalence on peut écrire la relation : 2.C1.V1 = 5.C2.Ve. En déduire l’expression littérale de la concentration C1 en fonction de C2, V1 et Ve. C1 = 2,5 C2.Ve/ V1. Montrer alors que la concentration en eau oxygénée est C1 = 1,2 x 10-1 mol.L-1. C1 = 2,5 * 1,0.10-2*9,6 / 2,0 =0,12 mol/L. Electromagnétisme. L’imagerie médicale nécessite des appareils pouvant générer des ondes ou des champs électromagnétiques. Les ondes électromagnétiques. La radiographie et le scanner utilisent des ondes électromagnétiques très énergétiques dont il faut se protéger : les rayons X. La fréquence des rayons X utilisés pour une radiographie est n = 5,00 1017 Hz. Calculer l’énergie de cette radiation. Donnée : constante de Planck : h = 6,62 x 10-34 J.s. E= h n ; E = 6,62 x 10-34 * 5,00 1017 =3,31 10-16 J . Donner la valeur c de la vitesse de la lumière dans le vide. 3,00 108 m/s. Sachant que la relation entre la longueur d’onde l et la fréquence n est : l = c/n, montrer que la longueur d’onde de la radiation précédente est l =0,6 nm ( 1 nm = 10-9 m). l =3,00 108 / 5,00 1017 = 0,6 10-9 m = 0,6 nm. Cette radiation est-elle visible ? Justifier en donnant les longueurs d’onde extrêmes des radiations visibles. Les longueurs d'ondes extrèmes du domaine visible sont [400 nm ; 800 nm]. 0,6 nm étant en dehors de cette intervalle, la radiation n'appartient pas au domaine visible. Le résultat de la radiographie fait apparaître des zones claires et des zones plus sombres : blanches pour les os (composés en partie de calcium Ca) et noires pour la chair (composée en grande partie d’eau). En utilisant le tableau ci-dessous, justifier qui de la chair ou des os absorbe le plus les rayons X. symbol de l'élément H O Ca nombre de masse 1 16 40 n° atomique Z 1 8 20 On rappelle que les os sont très riches en éléments calcium (Ca). L'absorption des rayons X est d'autant plus grande que le n°atomique est plus élevé : les os, constitués de calcium absorbent plus les rayons X que la chair. Citer un facteur autre que le numéro atomique Z influant sur l’absorption des rayons X. la longueur d'onde des rayons X. Citer un moyen permettant de se protéger efficacement des rayons X. Ecran de plomb, paroi de béton d'épaisseur suffisamment importante. Le champ magnétique. Contrairement à la radiographie, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) n’est pas dangereuse car les champs magnétiques utilisés ne sont pas nocifs. Comment peut-on mettre en évidence un champ magnétique ? Une petite boussole s'oriente, est déviée, dans un champ magnétique. Quelle est l’unité de champ magnétique (nom et symbole) ? Tesla (T). Le champ magnétique utilisé par l’IRM a une valeur 100 000 fois supérieure au champ magnétique terrestre. Rappeler l’ordre de grandeur du champ magnétique terrestre et en déduire celle de l’IRM. IRM : 1 T ; champ terrestre 10-5 T.

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