Correction Exercice 1 1. La représentation topologique est équivalente à la formule développée suivante: 2. Les groupes caractéristiques présents dans cette molécule sont notés en bleu. De gauche à droite il s'agit du groupe carbonyle et du groupe carboxyle. 3. Le groupe carbonyle correspond ici à la fonction (famille) cétone (R1—CO—R2) et le groupe carboxyle correspond à la fonction (famille) acide carboxylique (R—COOH). 4. La présence du groupe carbonyle et donc la famille des cétones qui lui correspond peut être mis en évidence par action de la 2,4-dinitrophénylhydrazine (DNPH) avec laquelle une cétone donne un précipité jaune-orangé de 2,4-dinitrophénylhydrazone. La présence du groupe carboxyle et donc de la famille des acides carboxyliques qui lui correspond peut être mis en évidence grâce à son caractère acide. En présence de cette molécule le bleu de bromothymol vire au jaune. 5. La chaîne carbonée de cette molécule présente une insaturation de type éthylénique (liaison double C=C). On peut mettre en évidence la présence de ce type d'insaturation par action du dibrome. Il suffit de faire réagir cette molécule avec de l'eau de brome (dibrome en solution aqueuse). On observe la décoloration de la solution de dibrome. 6. Autour de la double liaison les atomes et les groupes d'atomes se répartissent suivant le schéma AHC=CHB. Ce type de structure donne lieu à une isomérie Z-E. L'isomère proposé dans l'énoncé est l'isomère E. L'isomère Z est présenté ci-dessous: Exercice 2 1. 1. famille des aldéhydes propanal famille des cétones pentan-2-one 2. Ces deux molécules présentent le groupe carbonyle. Elles réagissent donc toutes les deux avec la 2,4-dinitrophénylhydrazine (DNPH) pour donner un précipité jaune-orangé de 2,4dinitrophénylhydrazone. 3. Pour différencier ces deux molécules il suffit de tenter de les faire réagir avec un réactif spécifique de l'une d'entre elles. Par exemple, en utilisant la liqueur de Fehling, réactif spécifique des aldéhydes, on obtiendra un précipité rouge brique d'oxyde de cuivre (I) Cu2O avec le propanal et aucune réaction avec la pentan-2-one. Exercice 3 1. Un test positif à la DNPH se traduit par la formation d'un précipité jaune-orangé de 2,4dinitrophénylhydrazone. 2.Un test positif à la liqueur de Fehling se traduit par la formation d'un précipité rouge brique d'oxyde de cuivre (I) de formule Cu2O. 3. Il s'agit d'un précipité de chlorure d'argent. 4. L'identification des liquides contenus dans les flacons peut être résumée de la façon suivante: Flacon Composé Justification A Chloroéthane Seuls les composés halogénés donnent un précipité avec le nitrate d'argent en solution alcoolique. B Butylamine C'est le seul composé donnant une solution aqueuse basique. C Propanone C'est un composé carbonylé ("+" DNPH) mais ce n'est pas un aldéhyde ("–" liqueur de Fehling). D Acide éthanoïque C'est le seul acide présent. E Propanal C'est un composé carbonylé ("+" DNPH), c'est aussi un aldéhyde ("+" à la liqueur de Fehling). F Propan-2-ol C'est le seul qui reste et un alcool est neutre et ne donne aucune réaction avec la DNPH (pas de groupe carbonyle). 5. Le test à la liqueur de Fehling est inutile puisque ce composé ne présente pas de groupe carbonyle (pas de réaction avec la DNPH) donc cette molécule ne peut pas être un aldéhyde susceptible de donner une réaction avec la liqueur de Fehling. Exercice 4 1. L'équation de la réaction de dosage s'écrit: R—NH2 + H3O+ R—NH3+ + H2O Il s'agit d'une réaction entre un acide (donneur de proton) et une base (receveur de proton). 2. Avant l'équivalence l'espèce limitante est l'acide. Après l'équivalence l'espèce limitante est l'amine. A l'équivalence l'acide et l'amine ont été mélangés dans les proportions stoéchiométriques, soit: n(am) = n(ac) => n(am) = C1 V1 = 0,50 x 33,9.10-3 = 1,7.10-2 mol 3. La quantité de matière d'amine est donnée par la relation: n(am) = m / M => M = m / n(am) = 1,0 / 1,7.10-2 = 59 g.mol-1 4. La formule générale d'une amine saturée à n atomes de carbone s'écrit: CnH2n+1—NH2. Sa masse molaire moléculaire a pour expression: M = 12,0 n + 1,0 (2n+1) + 14,0 + 2 x 1,0 = 14,0 n + 17,0 14,0 n + 17,0 = 59 => n = 59 - 17,0 / 14,0 = 3,0 La formule brute de l'amine est donc: C3H9N. 5. Les deux molécules sont: CH3—CH2—CH2—NH2 propylamine isopropylamine Exercice 5 1. Les formules sont: CH3—CH2—NH2 éthylamine CH3—NH—CH3 diméthylamine 2. Ces composés appartiennent à la famille des amines. L'éthylamine est une amine primaire (un seul atome d'hydrogène de l'ammoniac NH3 a été substitué par un groupe éthyle (—CH2—CH3)) et la diméthylamine est une amine secondaire (deux atomes d'hydrogène de l'ammoniac ont été substitués par deux groupes méthyle (—CH3)). 3. Comme l'ammoniac, les amines sont des bases. Un indicateur coloré ou l'utilisation de papier pH permet de mettre en évidence ce caractère basique. Par exemple, en présence de bleu de bromothymol, une solution d'amine prend une teinte bleu. Ces tests ne permettent pas de différencier les deux isomères car il présentent tous les deux ce caractère basique de façon semblable. 4. L'équation de la réaction de l'éthylamine avec l'eau s'écrit: CH3—CH2—NH2 + H2O CH3—CH2—NH3+ + HO– L'équation de la réaction de la diméthylamine avec l'eau s'écrit: CH3—NH—CH3 + H2O (CH3)2—NH2+ + HO– Exercice 6 1. L'acide conjugué de l'ion carboxylate est l'acide carboxylique R—COOH. La demi-équation acido-basique reliant ces deux espèces s'écrit: R—COOH + H2O = R—COO– + H3O+ 2. La formule semi-développée du glucose est donnée ci-dessous: Les groupes caractéristiques sont présentés en bleu ci-dessous: fonction alcool primaire 4 fonctions alcool secondaires fonction aldéhyde 3. On notera n0(dia) la quantité de matière d'ion complexe diamineargent initiale traitée, n0(glu) la quantité de matière de glucose initiale nécessaire pour récupérer 1,00g d'argent et n0(Ag) la quantité de matière initiale d'argent. Le tableau d'avancement de la réaction, dans lequel on ne fait figurer que les espèces évoquées ci-dessus s'écrit: Equation de la réaction 2[Ag(NH3)2]+ + R—CHO + 3HO– 2Ag + R—CO2– + 4NH3 + 2H2O Etat initial (mol) n(dia)0 n(glu)0 n(Ag)0=0,0 Etat à la date t l'avancement est x (mol) n(dia)=n(dia)0-2x n(glu)=n(glu)0-x n(Ag)=2x Etat final (mol) l'avancement est xf n(dia)f=n(dia)0-2xmax n(glu)f=n(glu)0-xf n(Ag)f=2xf La quantité de matière d'argent que l'on veut récupérer est: n(Ag)f = m / M(Ag) = 1,00 / 107,9 = 9,27.10-3 mol Lorsque tout l'argent est récupéré: n(glu)f=0 alors: n(glu)0 - xf = 0 => n(glu)0 = xf alors ; mais xf = n(Ag)f / 2 n(glu)0 = 9,27.10-3 / 2 = 4,63.10-3 mol Finalement la masse de glucose nécessaire est: m(glu) = n(glu)0 M(glu) => m(glu) = 4,63.10-3 x 180 = 0,833 g Remarque: Il aurait été plus rapide d'écrire que, lorsque la réaction est terminée, la quantité de matière de glucose utilisée et la quantité de matière d'argent récupérée sont dans les proportions stoéchiométriques. Donc n(glu)0 = n(Ag)f / 2 . La suite est la même que ci-dessus.