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Correction du devoir surveillé nº11
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Quelques composés du Synthol®
1.1 Identification de molécules
O
OH
O
OH
O
OH
molécule nº1
OH
molécule nº2
molécule nº3
La molécule nº2 contient un groupe hydroxyle –OH et un groupe carboxyle –CO2 H caractéristique des
acides carboxyliques : il s’agit de l’acide salicylique.
La molécule nº3 contient deux groupements hydroxyle –OH : c’est le résorcinol.
La molécule nº1 ne possède ni groupement carboxyle, ni groupement hydroxyle : il s’agit du vératrole.
1.2 Étude de l’acidité d’une solution d’acide salicylique
1.2.1 Le pH d’une solution aqueuse d’acide fort, de concentration apportée en acide égale à C0 , est donné
par la relation :
pH = − log C0
En supposant que l’acide salicylique puisse effectivement être considéré comme un acide fort, le pH
de la solution serait alors :
!
n0
pH = − log C0 = − log
V0
!
−4
7,23 × 10
pH = −log
100,0 × 10−3
pH = 2, 1
Le pH de la solution d’acide salicylique étant supérieur, cet acide est faible.
1.2.2 Équation de la réaction de l’acide salicylique avec l’eau :
AH (aq) + H2 O (l)
A– (aq) + H3 O+ (aq)
1.2.3 D’après l’équation de la réaction, la quantité d’acide salicylique ayant réagi avec l’eau est égale à la
quantité d’ions salicylate A– formée :
–
nr eagi
´ (AH) = neq (A )
Or à l’équilibre, on a :
neq (A–) = neq (H3 O+)
⇔
[A–−]eq = [H3 O+]eq
avec
[H3 O+]eq = 10−pH
On a donc :
−pH
–
nr eagi
· V0
´ (AH) = [A ]eq · V0 = 10
−2,6
nr eagi
× 100,0 × 10−3
´ (AH) = 10
−4
nr eagi
´ (AH) = 2,5 × 10 mol
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La valeur du taux d’avancement de la réaction est donc :
nr eagi
2,5 × 10−4
´ (AH)
τ=
=
n0
7,2 × 10−4
τ = 0, 35 = 35%
Le taux d’avancement de la réaction est inférieur à 100% : la transformation n’est pas totale (ce qui
est cohérent avec la réponse apportée à la question 1.2.1.
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Dosage de l’acide salicylique dans le Synthol®
2.1 Calcul de la concentration de l’acide salicylique dans la solution pharmaceutique
On dispose d’un volume VA = 100,0 mL de solution pharmaceutique dont la masse est la suivante :
msol = ρ × VA = 0, 950 × 100, 0
msol = 95,0 g
D’après la notice, pour 100 g de solution on a 0,0105 g d’acide salicylique. La masse d’acide salicylique
contenu dans le volume VA de solution pharmaceutique est donc :
95, 0 × 0, 0105
mA =
100
mA = 9,98 × 10−3 g
On en déduit la quantité d’acide salicylique contenu dans le volume VA de solution pharmaceutique :
m
9,98 × 10−3
nA = A =
MA
138
−5
nA = 7,23 × 10 mol
Ainsi la concentration de l’acide salicylique dans la solution pharmaceutique est :
n
7,23 × 10−5
CA = A =
VA 100,0 × 10−3
CA = 7,23 × 10−4 mol · L−1
2.2 Préparation du dosage
2.2.1 À l’équivalence du dosage, les réactifs titré et titrant ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Ainsi :
ni (C7 H6 O3 ) = nE (HO–)
2.2.2 On a :
nE (HO–) = CB · VBE
Soit :
VBE =
avec
nE (HO–) = ni (C7 H6 O3 ) = nA
nA
CB
On souhaite que le volume de solution d’hydroxyde de sodium versé à l’équivalence soit tel que :
5,0 mL < VBE < 20,0 mL
Soit :
nA
< 20,0 × 10−3 L
CB
1
C
1
L–1 > B >
L–1
−3
5,0 × 10
nA 20,0 × 10−3
nA
nA
mol.L–1 > CB >
mol.L–1
−3
5,0 × 10
20,0 × 10−3
7,23 × 10−5
7,23 × 10−5
–1 > C >
mol.L
mol.L–1
B
5,0 × 10−3
20,0 × 10−3
1,4 × 10−2 mol · L−1 > CB > 3,61 × 10−3 mol · L−1
5,0 × 10−3 L <
La concentration de la solution d’hydroxyde de sodium à utiliser doit être comprise entre 3,61 × 10−3 mol · L−1
et 1,4 × 10−2 mol · L−1 .
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2.2.3 On désire effectuer une dilution 10 fois, la solution à préparer étant 10 fois moins concentrée que
la solution S0 . Ainsi, pour préparer un volume de solution fille de volume 50 mL, il convient de
prélever 5,0 mL de solution mère S0 .
On prélève donc 5,0 mL de solution mère S0 à l’aide d’une pipette jaugée. On introduit le prélèvement dans une fiole jaugée de 50 mL et on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge.
Enfin on homogénéise la solution obtenue.
2.3 Choix du type de dosage
2.3.1 Dosage colorimétrique
2.3.1.1 Pour repérer l’équivalence d’un dosage colorimétrique, la zone de virage de l’indicateur
coloré doit contenir la valeur du pH à l’équivalence. On en déduit que seul le bleu de
bromothymol peut être utilisé (6, 0 < pHE < 7, 6).
2.3.1.2 Dans la composition du Synthol®, on trouve une espèce colorée : le jaune de quinoléine
(E104). Celle-ci va perturber le repérage de l’équivalence, le changement de couleur de la
solution (passage du jaune au bleu) risquant d’être plus délicat à observer.
2.3.2 Dosage suivi à l’aide d’un pH-mètre
La solution de Synthol® n’est pas une solution aqueuse puisque l’éthanol y est présent en forte proportion (à 34,5% en volume pour solubiliser les espèces chimiques). Les électrodes pH-métriques
ne peuvent fonctionner correctement, le titrage pH-métrique n’est donc pas recommandé.
2.4 Réalisation du dosage conductimétrique
burette graduée
solution d’hydroxyde de sodium
CB = 1,00×10–2 mol.L-1
sonde conductimétrique
bécher
solution de synthol
VA = 100 mL
barreau aimanté
agitateur magnétique
2.4.1 Exploitation de la courbe
2.4.1 La conductivité d’une solution est proportionnelle à la concentration des ions présents.
Avant l’équivalence, l’ajout de la solution titrante d’hydroxyde de sodium induit une augmentation
de la conductivité de la solution. En effet, on ajoute dans la solution des ions sodium Na+ et des ions
salicylate C7 H5 O3 – sont formés ; les ions hydroxyde HO– introduits sont quant à eux consommés.
Après l’équivalence, les ions hydroxyde HO– versés ne réagissent plus avec l’acide salicylique car
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ce dernier a été entièrement consommé. Ils s’accumulent dans le mélange réactionnel, tout comme
les ions sodium Na+. La conductivité ionique molaire des ions hydroxyde HO– étant supérieure à
celle des ions salicylate C7 H5 O3 –, l’augmentation de la conductivité est plus importante qu’avant
l’équivalence.
2.4.2 On modélise la courbe σ = f (VB ) par deux portions de droites. L’abscisse du point d’intersection de
ces deux portions de droites est égale au volume équivalent VBE .
On obtient graphiquement VBE = 6,9 mL.
σ (µS · cm−1 )
100
90
80
70
60
++++
++++
+++
++++
++
+
+
++
++
+
++
++
+
+
++
++
+
+
++
++
+
VB (mL)
50
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
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Figure 1 – Évolution de la conductivité de la solution au cours du dosage
2.4.3 À l’équivalence du dosage, les réactifs titré et titrant ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Ainsi :
ni (C7 H6 O3 ) = nE (HO–) ⇔
C ·V
CA = B BE
VA
1,00 × 10−2 × 6, 9
CA =
100, 0
CA = 6,9 × 10−4 mol · L−1
CA · VA = CB · VBE
Écart relatif avec la valeur trouvée à la question 2.1 :
6,9 × 10−4 − 7,23 × 10−4 r=
= 5%
7,23 × 10−4
La concentration en acide salicylique de l’échantillon dosé est cohérente avec celle calculée à partir
des informations présentes sur la notice, l’écart relatif étant de 5%.
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