ADS

L’ads portait sur un sujet déjà abordé en ads cette année (ou l’année dernière je ne sais plus – NDLR : il s’agissait de l’ADS sur la femtochimie, « la chimie au milliardième de seconde », fait cette année), il s’intitulait les temps multiples de la chimie, 10 feuilles de textes et 4 feuilles de documents annexes. il s’agissait de la présentation de la large échelle de temps en chimie avec présentationdes lasers à impulsion femtosecondes. on nous conseillait de mettre en évidence les avantages et les inconvénients de l’étude avec impulsion laser par rapport aux autres méthodes spectométriques et aussi de définir les termes en italique dans le texte (bon, il y en avait une bonne cinquantaine quand même, j’ai décidé de les définir que si l’on me le demandait).

au niveau des questions j’ai eu -qu’est ce que l’acide aspartique?
-que veut dire L et D?
-dessiner un composé R, rappeller les régles CIP.
-quel type de réaction caractérise le passage d’un composé L à un composé D? (le professeur de physique me l’a demandé je ne savais pas trop répondre, à part « réaction chimique » qui ne veut pas dire grand chose, il m’a demandé si c’était un réaction nucléaire j’ai dit non mais je n’ai pas pu dire ce que c’était…)
-des questions aussi sur les lasers à impulsion, notamment si l’incertitude sur l’énergie diminue comment varie la plage de longueur d’onde.

Partie C

quant au tipe, ils ont demandé des précisions sur les schémas de bande ( je crois que la professeure de chimie n’a pas vraiment compris, elle a dit  » les électrons ont le même état initial et le même état final, je ne vois pas l’intérêt », pour les électrons qui une fois excités peuvent soit se dexciter et émettre un photon de fluorescence soit tomber dans un piége à électrons et éventuellement émettre un photon de phosphorescence, j’ai tenté d’expliquer que c’était par rapport au temps écoulé avant que l’électron retombe dans la bande de valence, elle n’a pas eu l’air convaincue mais peut être était une tactique , bref on est passé à autre chose), la différence en fluorescence et luminescence, sur les défauts cristallins, les types de défauts. pourquoi choisit on des grains de 8 micrométres de diamétre pour les analyses. comment peut on mesurer la radioactivité alpha avec un photomultiplicateur. voila à peu prés le topo. si jamais une question me revient je vous en fait part.

En deux temps.

1er exo

préparé pendant 15 minutes. On procède à un dosage par potentiométrie de 3 solutions:

Sol A : H2SO4 (en exces), Fe²⁺ (C_Fe)
Sol B : H2SO4 (exces) , Fe²⁺ (C_Fe), Co2+ (C_Co)
Sol C : Fe²⁺, Co²⁺, et une molécule de chimie organique ( 3 cycles attachés avec deux N donc deux doublets non liants) (NDLR : c’est l’orthophénanthroline notée ophen dans la suite).
On dose par une solution de Ce(SO4)₂ , concentration connue .

1) Schéma de l’expérience. Choix des électrodes. Pourquoi H2SO4 c’est pas inconvénient? HNO3 et HCl ca generait?

On donne les 3 courbes de dosage des 3 solutions.
2) Solution A —> concentration?
On trouve E=0.67V alors que E°(Fe³⁺/Fe²⁺)=0,77V expliquer.

3) Courbes de dosage de A et B identiques. Pourquoi? Déterminer constante de formation de Fe(SO4)+ .

4) Pourquoi ne faut-il pas préparer C en milieu acide?
Courbe de dosage de C —> deux sauts de pH . Ecrire les equations de dosage.
Déduire des courbes les deux cstes de formation CeL₃⁺ et FeL₃⁺

5) Montrer que la molécule de chimie organique de la solution C est bidentate. Apres une question sur les ligands, pas abordée , pas le temps j’ai trop bloqué avant sur la question 4

6) autre question encore.

Données : plein de potentiels standard et de constantes de formation (FeL₃²⁺ , CoL₃²⁺ , FeSO4…)

2eme exo : Dérivés halogénés SN2 et E2 (partie cours)

Mécanisme et stéréochimie

Application : éthyne déprotoné sur (R)-2-iodobutane.
Quelles réactions ont lieu ? Quels produits obtient-on?

Commentaires : le 1er exercice j’étais pas a l’aise du tout , j’en ai fait la moitié , le 2ème était beaucoup plus simple, voire trop, jsais pas si jdois penser qu’il m’a donné ca parce que j’avais raté le 1er et qu’il croyait avoir à faire à un « touriste »….

Question de cours

Les réactions stéréospécifiques.

Sinon, l’exo

je peux pas le recopier ici car j’ai plus en tete les molécules, mais en gros le principe c’était :

1) Une grosse récation dont il fallait donner la constante d’equilibre en fonction de Ke, d’un Ks et d’un Ka, par combinaison linéaire d’equations, ça se fait bien. puis application numérique.

2) en utilisant la premiere equation de reaction, calculer la solubilité d’un certain solide dans l’eau. facile mais attention aux calculs car y’avait des coeff stoechiometriques exotiques ( des 3, des 4, des 5 )
- Préciser ensuite l’influence du pH sur cette solubilité.

3) On donne l’expression de log(K) en fonction de T, déterminez la Température critique pour laquelle on passe d’une réaction exothermique à une réaction endothermique – après il demande s’il vaut mieux se placer a haute ou basse température pour solubiliser le mieux possible.

(parce qu’en intégrant une école du concours centrale, c’est bien connu, on va faire beaucoup de chimie …..enfin bon)

Dosage d’une eau minéralisée :

On nous donne une solution jaune dont on sait qu’elle peut contenir :
OH^-, H₂CO₃, HCO₃^-,CO₃ ^2-,H₂CrO₄,HCrO₄^- et CrO₄^2- , Na⁺ et Cl^-

1ere partie : dosage direct de la solution avec un titrimètre

On nous donne le choix entre doser avec de l’acide chlorhydrique ou de la soude.

Le pH de la solution valant un peu plus de 12, on choisit sans peine HCl.

Le titrimètre vous donne gentiment la courbe de dosage : 3 sauts de pH

Lors du dosage la solution a changé de couleur (jaune -> orange) et on a vu des bulles (de CO2) apparaitre

Il faut analyser tout ça.

Ensuite l’examinateur vient vous demander quel est l’interet de dégazer la solution (ce qu’il faudra faire par la suite).

Je lui ai parlé de déplacement d’équilibre et de la loi de Henry, il était content.

2e partie du dosage

On utilise une résine échangeuse d’ions : on sait juste que ça corespond à échanger tous les Na⁺ par des H⁺.

Le protocole est indiqué (mais ça reste désagréable de manipuler des choses dont on ne connait pas le principe de fonctionnement)…

On dégaze ensuite (protocole indiqué aussi)

Il faut ensuite doser la solution récupérée par de la soude, que l’on a préalablement dosé par une solution d’acide chlorhydrique de concentration connue.

Le pH mètre était déja étalonné, aucune question théorique dessus non plus.

Il fallait faire des observations et donner au final la concentration de tous les ions de la solution d’origine.

Pendant les 10 dernieres minutes, l’examinateur fait une premiere lecture du compte rendu et pose des questions, cherche à avoir des précisions.

TP assez long, il ne faut pas trainer si l’on veut avoir le temps de rédiger tout le compte rendu en détail.

dosages des cations métalliques en solution aqueuse (on donnera des exemples. exemples suggérés mais non obligatoires: Ag⁺, Fe, Fe³⁺, Mn²⁺,…)

Exercice

synthèse du Valium à partir du benzène (connaître entre autre le mécanisme d’une SEA avec AlCl₃ comme activateur éléctrophile).

la première étape est une nitration, puis on transforme NO₂ en NH₂, puis on ajoute de l’anhydride éthanoïque, puis il y a une chloration en position para… et après je me souviens juste de la formule du valium, mais je ne peux pas la dessiner là.

Question de cours sur « Utilisation des changements d’états pour la purification en chimie », je me suis juste un peu emmélé les pinceaux sur la distillation fractionnée et j’ai pas vu le temps passer quand j’étais au tableau donc il me restait dix minutes pour l’exercice.
Exercice d’orga : dessiner le 3,4-diméthylhex-3-ène, action de H2, Br2 et HBr sur ce composé avec conditions opératoires et mécanismes a donner.

Enfin fallait proposer une synthèse de cet alcène, en partant de n’importe quel butène. J’aurais dû préparer ça un peu mieux j’ai fait un truc un peu tordu (en partant du but-2-ène j’ai dibromé, puis fait une synthèse magnésienne pour aboutir au 3,4-diméthylhexane (carboglace puis divers réduction et oxydation…) que j’ai proposé de déshydrogéner ce qui ne lui a pas trop plu. A mon avis j’aurais pu m’en tirer mieux avec une réaction de Wittig mais bon.

Voila, ça reste un peu cours à mon gout comme oral mais tant pis.

On dispose d’un alcool, le 2-méthyl-butan-2-ol, souillé par un acide organique (sans doute de l’acide benzoïque). Il fallait:

1. éliminer l’acide en lavant le produit organique avec une solution basique (carbonate de potassium Na₂CO₃) ;
2. récupérer l’acide et le caractériser par sa température de fusion (banc Kofler) ;
3. transformer l’alcool en le chloré correspondant par action de l’acide chlorhydrique concentré (solution aqueuse de chlorure d’hydrogène à 37% en masse – ça fume !)
4. distiller le produit obtenu.

Première étape

On ajoute dans l’ampoule à décanter l’alcool souillé d’acide, on ajoute 15 mL de solution basique (on dégaze… formation de CO₂). L’acide passe dans la phase aqueuse sous forme d’ions benzoate PhCOO^-. On teste sa présence dans la phase aqueuse en en prélevant quelques gouttes auxquelles on ajoute de l’acide chlorhydrique cc. Tant qu’il se forme un précipité blanc, il y a de l’acide (PhCOO^- + H⁺ = PhCOOH, insoluble dans l’eau) dans la phase aqueuse sous forme benzoate. On fait ainsi plusieurs lavages de la phase organique initiale avec la solution d’ions carbonate, les phases aqueuses sont rassemblées, acidifiées à pH = 1 par l’acide chlorhydrique cc et on collecte l’acide benzoïque par filtration sur Büchner. Après essorage, on passe à l’étuve et on mesure la température de fusion.

Seconde étape

La phase organique (l’alcool) est traitée par 75 mL d’acide chlorhydrique concentré. Après réaction (15 à 20 minutes, on voit apparaître le chloré, insoluble dans l’eau, alors que l’alcool y est légèrement soluble), on lave la phase organique à l’eau froide, puis à la solution de carbonate (pour éliminer l’acide) et à l’eau, on sèche sur sulfate de magnésium, on filtre et on obtient le chloré brut.

Troisième étape

On distille le brut dans un montage de distillation (voir cours).

Analyse par la température d’ébullition et le spectre de RMN proton, joint ci-après (cliquer sur l’image, http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/cgi-bin/direct_frame_top.cgi?lang=eng).

Ce blog a pour vocation d’être un lieu d’échange entre élèves et profs de la PC* du lycée Chaptal (Paris, France) pendant les oraux et, aussi, pour plus tard, pendant l’année.

Vous pouvez y poster vos exos d’oraux, vos commentaires et toute idée à partager entre vous et avec nous. Pour cela, vous vous rendez sur la page correspondante à la matière (chimie, physique, maths, LV, français) et vous « répondez » dans le cartouche. Je recomposerai chaque nouvelle entrée dans un « post » accumulé sur la page principale baptisée « accueil ».

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Bonne journée

Julien Lalande, Professeur de chimie, PC*, Chaptal, Paris