Amérique du Sud 2003 Corrigé http://labolycee.org © HÉMISYNTHÈSE DE L'ASPIRINE AU LABORATOIRE (6,5 points) 1. O aspirine ou acide acétylsalicylique C O O C groupe ester CH3 groupe carboxyle OH O Remarque : le groupe C CH3 se nomme groupe acétyle. 3333 2.1. Cette réaction est appelée une estérification. O 2.2. C CH3 OH O O + CH3 – C = O O C C OH OH OH acide salicylique acide éthanoïque acide acétylsalicylique 2.3. L'estérification est une transformation lente et limitée. + H2 O eau 3. Étude théorique de la réaction entre l'acide acétique et l'acide salicylique. 3.1.Équation ROH + R’CO2H = ester + H2 O Quantité de matière 0,10 0,10 0 0 dans l'état initial (en mol) Quantité de matière en cours de 0,10 – x 0,10 – x x x transformation (en mol) Quantité de matière théorique dans l'état final 0,10 – xmax = 0 0,10 – xmax = 0 xmax xmax (en mol) Quantité de matière 0,10 – xf 0,10 – xf xf xf dans l'état final (en mol) x x 2 . ester . H 2O x V V 3.2.1. Qr = = = ROH . R ' CO2 H 0,10 x . 0,10 x 0,10 x V V Remarque : L'eau doit apparaître dans l'expression du quotient de réaction, il s'agit d'un produit et elle ne joue pas le rôle de solvant. 3.2.2. Qr,i = 0 puisque dans l'état initial l'avancement x est nul. 3.2.3. Qr,i < K, d'après le critère d'évolution spontanée, la réaction d'estérification prédomine sur la réaction d'hydrolyse. La transformation chimique évolue dans le sens direct. 2 ester éq . H 2O éq xf 3.3.1. K = Qr,éq = = ROH éq . R ' CO2 H éq 0,10 x f xf 3.3.2. 0,10 x f 2 =K soit xf > 0 et 0,10 – xf > 0 donc on ne retient que la solution xf 0,10 x f xf 0,10 x f = = K K xf = 0,10. K – xf . K xf + xf . K = 0,10. K xf (1+ K ) = 0,10. K 0,10 K xf = 1 K xf = 0,10 7, 0 10 3 1 7, 0 10 3 xf = 7,710–3 mol 3.3.3. Le taux d'avancement final est défini par = xf xmax . 3.3.4. D'après le tableau d'avancement xmax = 0,10 mol. Donc = 7, 7 10 3 = 7,710–2 = 7,7 % < 8,0 % 0,10 4. Une autre méthode de préparation. 4.1.1. Il s'agit d'un montage de chauffage à reflux. 4.1.2. Le réfrigérant à boules permet de refroidir les vapeurs issues du milieu réactionnel. Ainsi les espèces chimiques se condensent (=redeviennent liquides) et retombent dans le milieu réactionnel. Le réfrigérant à boules permet de chauffer sans perte de matière. 4.1.3. La température est un facteur cinétique. En chauffant la température augmente, ainsi la transformation chimique est plus rapide. 4.1.4. L'acide sulfurique est un catalyseur, il augmente la vitesse de réaction mais sans modifier l'état final. 4.1.5. La verrerie utilisée doit être bien sèche car l'anhydride éthanoïque réagit très facilement avec l'eau pour former de l'acide éthanoïque. Dans ce cas la synthèse de l'aspirine ne serait plus totale. 4.1.6. Il faut travailler sous hotte, porter une blouse, des lunettes et des gants car l’anhydride éthanoïque et l’acide sulfurique sont corrosifs. 4.2.1. Calculons les quantités de matière initiales. m .V Pour l'anhydride éthanoïque : nanh = anh or manh = .V donc nanh = M anh M anh 1,08 12 = 0,13 mol 102 m nac = ac M ac nanh = Pour l'acide salicylique : 10, 0 = 7,2510–2 mol 138 On a nanh > nac , donc d'après l'équation chimique l'anhydride éthanoïque est en large excès. 4.2.2. D'après l'équation chimique et en considérant la réaction comme totale, on a nac = nasp. m nac = th , soit mth = nac.Masp M asp nac = mth = 7,2510–2 180 mth = 13,0 g 4.2.3. Rendement = = (calcul effectué avec la valeur non arrondie de nac) mexp xf xmax 10,8 = 0,83 = 83 % 13, 0 = mexp M asp = mth mth M asp