Grenoble Corrigé écrit Olympiades 2009

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mercredi 28 janvier 2009
XXV
emes
OLYMPIADES NATIONALES DE LA CHIMIE
EPREUVES REGIONALES DE L’ACADEMIE DE GRENOBLE
Epreuve écrite
Durée : 1h30
Calculatrice interdite
Numéro de candidat: ………………
CHIMIE ET AGRORESSOURCES
REMARQUE : Les questions sont presque toutes indépendantes ; on peut y répondre dans
n’importe quel ordre.
ATTENTION : Dans les questions type QCM, les cases mal cochées enlèvent des points, il est donc
déconseillé de cocher une case au hasard en comptant sur la chance...
Dans les questions suivies de (1), une seule réponse peut être cochée.
Dans les questions suivies de (p), une ou plusieurs réponses peuvent être cochées.
L’Ambition d’un développement durable conduit les chimistes à développer des produits dérivés de
ressources renouvelables. Le congrès « A Greener Chemistry for Industries » ( G C I ) en 2007 a
été l’occasion de faire le point sur la chimie verte, la chimie des agro-ressources et la valorisation
des ressources végétales .
Quelle est la principale source des molécules synthétisées actuellement ? (1) :
□ biomasse □ air □ charbon ■ pétrole □ arbre □ métaux
Qu’appelle-t-on Agro-ressources ?
végétaux ou produits issus de l’agriculture qui fournissent des composés de base
nécessaires à l'énergie, la chimie et les matériaux
A l’heure actuelle, le contexte est favorable au développement des agro-ressources. Citer deux
raisons à cet état de fait
Le respect des aspects de Kyoto, L’épuisement des ressources fossiles
Matières premières renouvelables pour la chimie
Les Industries de la chimie se sont engagées à faire augmenter leurs approvisionnements en
matières premières renouvelables.
Elles devront passer (1) : □ de 3-7% à 7-10% ■ de 3-7% à 10-15% □ de 7-10% à 10-15%
Avant (1) : ■ 2015 □ 2030 □ 2050
Parmi les impératifs économiques à la source de cette évolution, on compare l’évolution prévisible
du prix du pétrole avec celle du prix du blé.

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Inéluctablement, à long terme, le prix du pétrole (1)
■ augmentera □ diminuera □ oscillera autour d’une valeur à peu près constante
Vraisemblablement, à long terme, le prix du blé (1)
□ augmentera □ diminuera ■ oscillera autour d’une valeur à peu près constante
Les raisons de cette évolution sont aussi écologiques, et liées en particulier à l’effet de serre.
Parmi les phrases qu’on entend sur ce phénomène, cocher celles qui sont vraies. (p)
□ « Pour préserver la vie sur la terre il faudrait faire disparaitre complètement l’effet de serre »
■ « L’effet de serre est indispensable à la vie sur terre »
■ « L’augmentation de l’effet de serre contribue au réchauffement de la planète »
□ « Sans effet de serre, il ferait très chaud sur la terre »
■ « Sans effet de serre, il ferait très froid sur la terre »
Parmi les gaz dits « à effet de serre », on trouve le dioxyde de carbone. Citer deux autres gaz à effet
de serre importants.
CH
4
, N
2
O, les CFC, SF
6
, H
2
O
Quels sont les avantages des matières premières renouvelables d’un point de vue écologique ? (p)
■ Leur utilisation limite la production de dioxyde de carbone □ Elles ne sont pas toxiques
□ Leur utilisation ne génère aucun gaz à effet de serre □ Elles sont biodégradables
■ Les sources sont inépuisables ■ Elles émettent peu de COV
Que signifie le sigle COV ?
Composés organiques volatiles
Citer deux des principales sources de matières premières renouvelables :
Sucres, huile, bois, algues, carapaces de crustacés, ……
En plus du groupe carbonyle, les sucres sont des molécules comportant plusieurs fonctions : (1)
□ acide ■ alcool □ amine □ cétone □ alcène
Cette fonction est caractérisée par le groupement : (1)
□ NH
2
□ NH ■ OH □ COOH
La formule développée de l’acide lactique est la suivante :
Donner son nom en nomenclature systématique :
Acide 2-hydroxy propanoïque
CH
3
CH C
OH
OH
O
L’acide lactique est obtenu à partir des sucres : (1)
□ par acidification □ par hydrolyse ■ par fermentation □ par neutralisation
Donner deux raisons pour lesquelles les biopolymères sont encore très peu utilisés.
Mauvaises propriétés mécaniques, coût

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Lors de l’hydrolyse des huiles ont obtient entre autres le glycérol qui, après
déshydratation peut conduire à l’acroléïne dont la formule est donnée ci-contre :
Quelles fonctions chimiques comporte la molécule d’acroléïne ? (p)
■ aldéhyde □ alcool □ amine □ cétone ■ alcène
CH
2
C C
H
H
O
Donner trois constituants d’une fibre végétale
Lignine, pectine, cellulose, hémicellulose, tepènes,
L’utilisation des matières premières renouvelables nécessite d’importantes modifications de
l’industrie chimique, entre autres à cause de nouvelles réactions à mettre en œuvre. ¨
Parmi les types de réactions cités ci-dessous, lesquels appartiennent à la pétrochimie, lesquels
appartiennent plutôt à la chimie à partir de la biomasse ? (p)
Oxydations contrôlées ■ pétrochimie □ chimie à base de la biomasse
Réductions □ pétrochimie ■ chimie à base de la biomasse
Hydrolyses ■ pétrochimie □ chimie à base de la biomasse
Déshydratations □ pétrochimie ■ chimie à base de la biomasse
Réactions endothermiques □ pétrochimie ■ chimie à base de la biomasse
Réactions exothermiques ■ pétrochimie □ chimie à base de la biomasse
Les enzymes sont très utilisés dans la chimie des matières premières renouvelables. Quel rôle
jouent-ils dans les réactions : (1)
□ acide □ base □ oxydant □ réducteur ■ catalyseur
Des Produits naturels aux Médicaments
La pharmacie est l’un des domaines importants de la chimie. L’élaboration d’un médicament est un
parcours du combattant qui trouve souvent sa source dans les produits d’origine naturelle.
Pour définir un médicament deux acteurs sont nécessaires; pouvez-vous les citer ? (1)
□ molécule / cellule ■ molécule / cible □ cellule / cible
Les cibles biologiques peuvent être : (p)
■ Les protéines ■ l’ADN ■ l’ARN □ les gènes □ les phénotypes
Lors de sa mise au point, le médicament a un parcours très long passant par des phases numérotées
de 0 à 4. Donner l’ordre chronologique de ces phases:
a) Tests d’efficacité sur 200 candidats b) Recherche – Développement
c) Tests d’efficacité à long terme d) Test de toxicité
e) Tests d’efficacité sur 4 à 5000 candidats Phase 0 Phase I Phase II Phase III Phase IV
b d a e c
Quel est environ le temps écoulé entre la phase (0) et la phase (IV) ? (1)
□ 1 à 5 ans □ 5 à 10 ans ■ 10 à 15 ans □ 15 à 20 ans
Qu’est-ce qu’un pharmacophore ? (1)
□ un composé naturel ayant une activité pharmaceutique
■ une fonction chimique à l’origine de l’activité pharmaceutique d’une molécule
□ une molécule synthétique ayant une activité pharmaceutique
□ un composé utilisé depuis l’antiquité pour son activité pharmaceutique

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Le schéma ci-dessous montre la répartition quantitative des différentes catégories de médicaments.
Indiquer quelles sont les quatre catégories les plus importantes :
S : médicaments totalement synthétiques
B : médicaments d’origine biologique
NP : produits d’origine naturelle
NPD : dérivés hémisynthétiques
V : Vaccins
S* : médicaments synthétiques inspirés d’un
pharmacophore naturel
Zone 1 (43%) Zone 2 (23%) Zone 3 (14%) Zone 4
(12%)
S NPD S* NP
Qu'appelle-t-on l'hémisynthèse d'une molécule ? (1)
□ lier deux moitiés de molécules
□ synthétiser une molécule à partir d'un hémigène
■ synthétiser une molécule à partir d'une molécule naturelle
□ ne synthétiser que la moitié d'une molécule
Citer trois points forts du succès des produits naturels.
Grande diversité de plantes donc de molécules, Molécules chirale et complexes
Molécules à l’aise dans le vivant, Faciles à produire, Utilisation ancestrale ( remèdes de
guérisseurs), Produits par les organismes comme armes chimiques, bio actives
Les molécules naturelles sont souvent chirales. Cette propriété est due à la présence d’un ou
plusieurs atomes de carbone asymétriques.
Les liaisons autour d’un atome de carbone présentent une structure (1)
□ octaédrique ■ tétraédrique □ triédrique □ trivalente
Que faut-il pour qu’un atome de carbone soit source de chiralité ?
Qu’il soit relié à quatre groupements différents
Un programme de recherches sur les molécules bioactives a été lancé aux Etats-Unis par le National
Cancer Institute ou NCI. En plus du cancer vers quelle maladie a-t-il orienté ses recherches ?
Sida
Le curare provoque un relâchement musculaire ; il est utilisé : (p)
□ en stimulation cardiaque ■ en réanimation □ en relaxation ■ en anesthésie
1
2
3 4

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Le taxol est extrait de l’écorce d’un arbre. Il est nécessaire de sacrifier un arbre en prélevant toute
son écorce pour obtenir une dose de médicament de : (1)
■ 300 mg □ 3 g □ 300 g □ 3 kg □ 30 kg
Des chercheurs de Grenoble ont mis au point une formule active ayant les mêmes propriétés que le
Taxol : le Taxotène, qui a été breveté. On l’obtient à partir d’un arbuste. Lequel ? (1)
□ Strychnos toxiféra ■ Taxus baccata □ Taxibus exotica
Dans quelle partie de cet arbuste trouve-t-on la substance utilisée ? (1)
■ les feuilles □ l’écorce □ la racine □ la sève □ les fleurs
Quelle maladie traitent le taxol et le taxotère ?
□ malaria ■ cancer □ arthrose □ rage □ leucémie
Beaucoup de maux sont soignés par des molécules naturelles. La Reine des près (Filipendula
ulmara ou spirée ) est une plante vivace dont les fleurs contiennent de l’acide salicylique qui
permet de préparer l’acide acétylsalicylique ou ASPIRINE vendu dans le monde entier.
Pour obtenir l’Aspirine on fait réagir l’acide salicylique avec l’acide éthanoïque
Compéter la réaction en donnant la formule de l’acide éthanoïque
OH
C
O
OH
+
O
C
O
OH
CCH
3
O
+
OH
2
=
CH
3
C
O
OH
Acide salicylique + acide éthanoïque = acide acétylsalicylique + Eau
Cette réaction est une réaction(1) :
□ d’oxydoréduction ■ d’estérification □ de saponification
Cette réaction est lente et limitée. Comment peut-on augmenter sa vitesse ?
Utiliser un catalyseur
On prépare un volume V d'une solution d'acide salicylique de concentration C = 1,0.10
-2
mol.L
-1
.
On mesure le pH de cette solution à 25 °C : Il vaut 2,50.
a) Définir un acide au sens de Bronsted.
Espèce pouvant céder un proton
b) Ecrire l’équation de réaction de l’acide salicylique avec l’eau. (On utilisera la notation
HA(aq) pour l’acide salicylique et A
-
pour sa base conjuguée).
HA + H
2
O = A- + H
3
O
+
c) La réaction est-elle totale ? (la réponse sera justifiée)
Si la réaction était totale, on aurait [H
3
O
+
] =1,0.10
-2
mol.L
-1
. et donc pH = 2, puisque
pH est différent de 2, la réaction n’est pas totale.