Chimie
en milieu interst�llaire,
Concours g�n�ral physique 2019.
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35.
36. En
spectrom�trie de masse, le rapport m /z est �gal � la masse exprim�e en
unit� de masse atomique divis�e par le nombre de charge de l'ion.
Pour H3+ : m / z = 3 /1 = 3.
Pour C4+ : m / z = 12 /4 = 3.
Un pic � m /z = 3 peut correspondre � plusieurs ions.
37. L'existence de C4+ implique l'existence de C3+ pour lequel m /z =12 /3 = 4.
Or il n'y a pas de pic � m /z = 4. C3+ n'est pas pr�sent et en cons�quence C4+ ne l'est pas non plus.
38. Le carbone central de la mol�cule d'ac�tone ne porte pas d'atome d'hydrog�ne. La synth�se not�e b n'est pas r�alisable.
Les atomes de carbone 1 et 3 portent chacun 3 atomes d'hydrog�ne. La synth�se not�e a est r�alisable.
Dans la mol�cule d'�thyl�ne glycol HO--CH2--CH2--OH :
- les atomes de carbone ne portent pas trois atomes d'hydrog�ne : la synth�se not�e a n'est pas r�alisable.
Les atomes de carbone centraux portent deux atomes d'hydrog�ne et les
atomes d'oxyg�ne voisins portent un atome d'hydrog�ne : la synth�se
not�e b est r�alisable.
39. Ac�tone : seule la synth�se not�e a est r�alisable ; la pr�sence de H3+ le confirme.
Ethyl�ne glycol : seule la synth�se not�e b est r�alisable ; la pr�sence de H3+ le confirme.
40. �crire les deux voies possibles de formation de l’ion H3+ en partant du m�thanol doublement ionis�. On identifiera sp�cifiquement les atomes participant � la formation de H3+
.Au d�part du m�thanol ionis� [CH3--OH]2+ :
41. Etude des pics correspondants :
C-O-H : m =29 ; z = 1 ; m / z =29 .
H3+ = m = 3 ; z = 1 ; m / z = 3.
Pour les deux synth�ses on doit observer ces deux pics.
L’exp�rience est renouvel�e avec la mol�cule de m�thanol deut�r� CH3OD qui est une mol�cule de m�thanol dans laquelle l’hydrog�ne 11H li� � l’oxyg�ne a �t� remplac� par un atome de deut�rium 21H not� D.
42. Comment
appelle-t-on la relation qui existe entre l’hydrog�ne et le deut�rium ?
Pourquoi peut-on estimer la masse d’un atome de deut�rium � environ
�gale � deux fois celle d’un atome d’hydrog�ne ?
L'atome d'hydrog�ne et l'atome de deut�rium ne diff�rent que par leur nombre de neutrons : ils sont isotopes.
La masse de l'�lectron est n�gligeable devant la masse d'un nucl�on, proton ou neutron.
Masse de l'atome d'hydrog�ne mH = m proton ;
masse de l'atome de deut�rieum : mD = m proton + mneutron ~2 mproton.
Donc mD = 2 mH.
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43. Au d�part du m�thanol deut�r� doublement ionis� :
Pour l'ion H2D+ : m = 2+2 = 4 ; z = 1 ; m /z =4.
Pour l'ion [C-O-D]+ : m =12+16+2 = 30 ; z = 1 ; m / z = 30.
La pr�sence des pics � m/z = 30 et m /z = 4 prouve l'existence des deux voies de synth�se dans le cas du m�thanol.
44. Une esp�ce susceptible de c�der un proton est un acide.
Lors de la premi�re �tape de la synth�se de l'eau, l'oxyg�ne gagne un proton ; il se comporte comme une base.
45.
La poussi�re permet donc de rapprocher les atomes les uns des autres
pour favoriser leur r�action, acc�l�rant ainsi la formation de
mol�cules d’eau. Comment appelle-t-on ce type d’acteurs dans une
r�action chimique ?
Un catalyseur favorise une r�action chimique. Il n'est pas consommer lors de la r�action.
il intervient lors de la premi�re �tape et se trouve r�g�n�rer lors de la derni�re �tape.
Lorsque les r�actifs sont gazeux et le catalyseur solide, la catalyse est h�t�rog�ne.
46.
Lors du processus de physisorption, les atomes vont se fixer � la
surface de la poussi�re en �tablissant des interactions faibles avec
celle-ci. De quel type d’interactions peut-il s’agir ?
Les interactions faibles de Van der Waals fixent les atomes � la surface de la poussi�re.
47. Les mol�cules poss�dent un atome de carbone asym�trique : elles sont chirales.
48.  .
La forme zwitterionique pr�domine en milieu aqueux si le pH est compris entre 2,4 et 9,7.
A pH inf�rieur � 2,4, H3N+-CH2-COOH pr�domine.
A pH sup�rieur � 9,7, H2N-CH2-COO- pr�domine.
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49. Un m�lange est qualifi� de rac�mique lorsqu'il contient les deux �nantiom�res en quantit� �gale.
50. Dans les m�t�orites, la synth�se des acides amin�s conduit au m�lange rac�mique.
Sur terre, la majorit� des acides amin�s se pr�sentent sous la forme L.
Lors d'une contamination, la proportion de la forme L cro�t par rapport au r�c�mique.
Cette m�thode ne fonctionne que pour les acides amin�s chiraux et pas pour ceux qui ne le sont pas, comme la glycine.
51. Pr�paration d'une solution de soude � 0,20 mol /L.
Masse molaire de la soude NaOH : M = 23 +16 +1 = 40 g/mol.
Masse de soude dans 1 L : 40 x0,2 = 8,0 g.
Protocole pour pr�parer 0,25 L de soude � 0,20 mol/L :
peser 2,0 g de soude
placer ce solide dans une fiole jaug�ede 250 mL contenant 2 / 3 d'eau distill�e.
agiter pour dissoudre le solide.
Compl�ter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distill�e.
Agiter pour rendre homog�ne.
52. La m�thode pr�c�dente ne permet pas de fabriquer une solution de soude de concentration pr�cise.
Le solide NaOH absorbe de l'eau et ce solide peut contenir des impuret�s.
Il faut donc r�aliser un titrage pour conna�tre sa concentration exacte.
53. Le pH initial de la solution titr�e est voisin de 6. La glycine est sous la forme H3N+-CH2-COO-.
54. R�action support du titrage :
H3N+-CH2-COO- aq + HO-aq ---> H2N-CH2-COO- aq + H2O.
54. VE =7,5 mL.
A l'�quivalence Cglycine Vglycine = Csoude VE.
Cglycine =0,20 x7,5 / 10,0 = 0,15 mol/L.
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