Oxydoréduction: eau oxygénée, les acides gras, l'iode radioactif bac physique chimie St2S Antilles 2009.

Dosage d'une eau oxygénée dans un liquide d'entretien  pour lentilles de contact. (8 points)  Pour entretenir ses lentilles,Emma utilise le produit "CLEAN 3 en 1"dont voici la notice : Description du système «CLEAN 3 en 1» : c'est un système qui permet, en toute sécurité l'entretien des lentilles. Chaque coffret «CLEAN 3 en 1» contient : - une solution oxydante nommée S contenant une solution de peroxyde d'hydrogène (H202) à environ 3% ; - un comprimé dit «de neutralisation» contenant de la catalase. Composition : 1 mL de solution oxydante contient environ 30 mg de peroxyde d'hydrogène. Précautions particulières d'utilisation : La solution Spossède une durée de conservation limitée. (Voir date de péremption au dos de la boîte). Ne jamais mettre la solution S directement dans l'oeil, ni poser directement sur les yeux les lentilles prélevées dans la solution «non neutralisée». Dans un tel cas, retirer immédiatement les lentilles et rincer abondamment les yeux à l'eau courante. PARTIE A : On se propose de vérifier la composition en peroxyde d'hydrogène de la solution commerciale S « non neutralisée ». On veut préparer 100,0 mL de solution S1 en diluant 20 fois la solution commerciale S. Nommer le matériel nécessaire pour réaliser cette dilution. Fiole  jaugée de 100,0 mL et pipette jaugée de : 100/20 = 5,0 mL. Dans un bécher n° 1, on introduit V1 = 20,0 ml de solution S1. La solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène est dosée par une solution de permanganate de potassium acidifiée de concentration molaire C2= 2,00 x10-2 mol.L".  Faire le schéma annoté du dispositif de dosage. Les demi-équations électroniques des couples oxydo-réducteurs intervenant dans le dosage sont : MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O (1) O2 + 2H+ + 2e- =H2O2 (2) Quels sont les réactifs ? MnO4- ,  8H+  et H2O2. Ecrire l'équation d'oxydoréduction correspondant au dosage. 2 fois (1) : 2MnO4- + 16H+ + 10e- = 2Mn2+ + 8H2O 5 fois (2) écrire en sens inverse : 5 H2O2 =5O2 + 10H+ + 10e- . Ajouter : 2MnO4- + 16H+ + 10e- + 5 H2O2 = 2Mn2+ + 8H2O +5O2 + 10H+ + 10e- . Simplifier : 2MnO4- + 6H+ + 5 H2O2 = 2Mn2+ + 8H2O +5O2 . Quelle espèce chimique, parmi les réactifs, joue le rôle de l'oxydant dans la réaction de dosage? Justifier. MnO4- gagne des électrons : il joue le rôle d'oxydant. Etude de l'équivalence. Définir l'équivalence d'un dosage. A l'équivalence les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques. Avant l'équivalence, l'un des réactifs est en excès ; après l'équivalence, l'autre réactif est en excès. Montrer qu'à l'équivalence, la relation entre la quantité de matière n1 de peroxyde d'hydrogène présent dans 20,0 ml de solution S1et la quantité de matière n2 d'ions permanganate Mn04- introduits est: n1 = 2,5 n2. 2 moles d'ions permanganate réagissent avec 5 moles  de peroxyde d'hydrogène. réactifs MnO4- H2O2 nombres stoechiométriques 2 5 quantité de matière (mol) n2 n1 Puis faire les produits en croix : 2n1  =5n2. Le volume versé à l'équivalence est VE = 18,0 mL. En déduire n2. Quantité de matière (mol) d'ion permanganate = concentration ( mol/L)*volume (L) n(MnO4- ) = c2 VE =2,00 10-2 * 18,0 10-3 =3,60 10-4 mol. Montrer que n1est égale à 9,00 x 10-4 mol. n1 =2,5 n2 = 2,5 * 3,6 10-4 =9,00 10-4 mol. En déduire la masse m1 de peroxyde d'hydrogène correspondante, sachant que la masse molaire du peroxyde d'hydrogène M(H202)est égale à 34 g/ mol. m1 = n1 M(H2O2 ) = 9,00 10-4 * 34 = 3,06 10-2 g. Calculer la masse m de peroxyde d'hydrogène présente dans 20,0 mL de solution commerciale S. La solution S est 20 fois plus concentrée, d'où : 20*3,06 10-2 =0,612 g. En déduire la masse de peroxyde d'hydrogène présente dans 1 mL de solution commerciale S.  Comparer avec la composition donnée sur la notice. 0,612 / 20 = 3,06 10-2 g ou 30,6 mg. En accord avec la notice. PARTIE B: On étudie à présent l'action du comprimé dit «de neutralisation» sur la solution commerciale S d'entretien des lentilles. Une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène se décompose lentement au cours du temps en dioxygène et en eau selon l'équation : 2 H202---> O2 + 2 H20. Dans un bécher n°2,on introduit 20,0 ml de solution S et on ajoute le comprimé de «. neutralisation ». Des bulles apparaissent à la surface. La seule réaction se produisant étant celle de décomposition du peroxyde d'hydrogène, préciser le nom de l'espèce chimique contenue dans les bulles. Le dioxygène. On constate que le bécher n°2contient moins de peroxyde d'hydrogène que le bécher n°1.  En déduire le rôle de la catalase contenue dans le comprimé de «neutralisation». La catalase accélère la réaction de décomposition de l'eau oxygénée : la catalase est un catalyseur. Comment évolue l'efficacité de «ClEAN 3 en 1» au cours du temps? Expliquer pourquoi Emma doit être attentive à la date de péremption indiquée sur l'emballage. Au cours du temps la solution de peroxyde d'hydrogène se décompose  en dioxygène et en eau :  la quantité de peroxyde d'hydrogène diminue et la solution est de moins en moins efficace. A partir de la date de péremption, toute l'eau oxygénée s'est décomposée et la solution n'est plus efficace.   Web www.chimix.com Des acides gras : les oméga 3 (5,5 points) «L'analyse des résultats de 13 études portant sur plus de 222 000 personnes suivies pendant douze ans en moyenne prouve que les personnes qui consomment un plat de poisson par semaine voient leur risque de mortalité cardio-vasculaire réduit de 15%. Ce risque est même réduit de 40% chez ceux qui en consomment cinq. Un bénéfice attribué aux acides gras oméga 3 qui préviennent les arythmies, font baisser les triglycérides et pourraient même entraîner une perte de graisses corporelles, selon une étude australienne qui s'est intéressée, pendant douze semaines, à 75 adultes en surpoids.» D'après un article de Thierry Souccar - Sciences et Avenirno728 - Octobre 2007 «Oméga 3 : Qu'est ce que c'est ? Dans la grande famille des graisses, les lipides, tout commence avec les acides gras. Selon les liaisons chimiques qui les unissent, on parle d'acides gras saturés, présents dans le beurre, la crème et certaines huiles, ou d'acides gras mono-insaturés, présents dans les huiles, et polyinsaturés, les fameux oméga 3 dits « acides gras essentiels » apportés par l'alimentation.» . D'après un article de Sylvie Riou-Milliot - Sciences et Avenir n0724- Juin 2007 Parmi les oméga 3, le principal est l'acide alpha-Iinolénique. Ce dernier est présent dans les poissons gras, les huiles alimentaires (particulièrement dans l'huile de colza et de lin), les noix et certains légumes verts à feuilles comme le chou, le cresson ou les épinards.  L'acide alpha-Iinolénique a pour formule C17H29- COOH. Recopier la formule de l'acide alpha-linolénique. Entourer et nommer le groupe caractéristique. -COOH : groupe acide carboxylique. Cet acide est-il saturé ou insaturé? Justifier. C17H29- : à partir de 17 atomes de carbone une chaîne carbonée saturée  compte 17*2+1 = 35 atomes d'hydrogène. Le nombre d'hydrogène étant inférieur  à 35, la chaîne carbonée est insaturée. Le texte fait aussi référence aux triglycérides, qui, comme les acides gras, entrent, par exemple, dans la composition des huiles. L'équation de la réaction de formation du triglycéride, noté D, obtenu à partir de l'acide alpha-linolénique et du glycérol s'écrit : Recopier, compléter cette équation en indiquant les formules et les noms des composés manquants et en ajustant les nombres stoechiométriques. A quelle famille appartient le composé D ? Entourer le groupe fonctionnel correspondant. Quel est le nom donné à cette réaction? Indiquer deux caractéristiques de cette réaction. L'estérification est lente et limitée par l'hydrolyse de l'ester. Ce triglycéride étant insaturé il est possible de l'hydrogéner pour le transformer en graisse, notée E. L'équation d'hydrogénation correspondante est la suivante: D + 9 H2 ~ E On fait réagir une masse m0 de triglycéride D égale à 456 g. Montrer que la quantité de triglycéride D correspondante est n0 = 0,523mol. Données: masse molaire du triglycéride D : MD= 872 g /mol. n = m /M =m0 /MD= 456 / 872 =0,523 mol. A l'aide de l'équation de la réaction d'hydrogénation, montrer que la quantité nE de graisse E que l'on doit obtenir est égale à 0,523mol. Une mole de D conduit  à une mole de E. 0,523 mole de D conduit  à 0,523 mole de E. En déduire la masse de graisse E correspondante. Données: masse molaire du composé E : ME= 890 g/mol. m = n M = nE ME =0,523*890 =465,4 ~ 465 g. En réalité, le rendement est de 94,0 %. Quelle masse de graisse E obtient-on ? 465,4*0,94 = 437 g. L'IODE NATUREL ET L'IODE RADIOACTIF (6,5 points) L'apport d'iode est essentiel à l'organisme humain : la glande thyroïde capte l'iode sous forme d'ions iodure et les utilise pour synthétiser les hormones thyroïdiennes. L'iode ne possède qu'un seul isotope naturel : l'iode 12753I qui est non radioactif. Par contre, l'un de ses isotopes artificiels, l'iode 131,est radioactif. Il est présent lors de tout incident nucléaire.  Donner le nom des différents constituants du noyau de 12753I. Préciser leur nombre. 53 protons et 127-53 = 74 neutrons. Définir le mot «isotope». Deux isotopes ont le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents. Quelle glande fixe l'iode dans le corps humain ? Se produit-il une transformation chimique ou nucléaire ? La thyroïde fixe l'iode dans le corps humain. Il se produit une réaction chimique. L'iode 131est radioactif ß-. Quel est le nom de la particule émise lors d'une radioactivité ß- ? Un électron noté 0-1e. Ecrire l'équation de la désintégration de l'iode 131,on pourra s'aider du tableau ci-dessous. 12151Sb 12852Te 13154Xe antimoine tellure xénon 13153I ---> 13154Xe +0-1e. Conservation du nombre de nucléons : 131 = 0 + 131 Conservation de la charge : 53 = 54-1. En France, les personnes vivant à proximité d'une centrale nucléaire reçoivent des comprimés d'iode 127 (sous forme d'iodure de potassium) à prendre en cas de fuite radioactive. Justifier cette mesure. L'iode 127 sature la thyroïde : l'iode 131 ne pourra pas se fixer sur cette glande. L'iode 131 a une période de 8 jours. Rappeler la définition de la période d'un échantillon radioactif. Quel autre terme utilise t-on aussi ? la période ou demi-vie radioactive est la durée au bout de laquelle l'activité initiale est divisée par deux. Si l'on dispose d'un échantillon contenant une masse ma= 1,0 g d'iode 131 à la date t = 0, quelle masse d'iode m reste-il au bout de 16 jours ? Justifier. Au bout d'une période ( 8 jours ) il reste la moitié de la mase initiale, soit 0,50 g. Au bout d'une nouvelle période (  soit en tout 16 jours ) il reste la moitié de 0,50 g soit 0,25 g.

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