Boissons
�nerg�tiques ou �nergisantes, bac S polyn�sie 2020.
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Les boissons �nerg�tiques.
Leur analyse met en �vidence trois constituants principaux : l'eau, des glucides ( sucres) et des sels min�raux.
1.1. Le glucose et le fructose.
1.1.1. Donner la
repr�sentation topologique des mol�cules de glucose et de fructose.
Entourer les groupes caract�ristiques, nommer les familles des
fonctions associ�es.
1.1.2. Dans la
nature, le glucose se pr�sente sous forme de D-glucose, mol�cule
chirale. QSu'est ce que cela signifie ? repr�senter l'�nantiom�re du
D-glucose.
Une mol�cule chirale n'est pas superposable � son image dans un miroir plan.
1.1.3. Il est
possible de transformer du glucose en fructose. S'agit-il d'une
modification de cha�ne ou d'une modification de groupe caract�ristique
? Justifier.
La cha�ne lin�aire � 6 atomes de carbone n'est pas modifi�e. La
fonction aldehyde du glucose se retrouve en fonction c�tone dans le
fructose.
1.2 Etude cin�tique de l'hydrolyse du saccharose.
L'hydrolyse du saccharose, en solution aqueuse acide, donne du glucose et du fructose.
Le saccharose pr�sent dans les boissons �nerg�tiques, subit une
hydrolyse dans le corps humain, � 37�C et � un pH de 7,4. Une enzyme,
l'hydrolase augmente la vitesse de la r�action.
1.2.1. D�finir le terme catalyseur.
Un catalyseur est un facteur cin�tique, il augmente la vitesse d'une
r�action chimique. Il est r�g�n�r� lors de la derni�re �tape du
m�canisme r�actionnel et de ce fait, n'appara�t pas dans le bilan.
1.2.2. Lors de l'hydrolyse dans un tube � essais, de quelle catalyse s'agit-il ?.
Catalyse chimique, homog�ne, en solution aqueuse acide.
On pr�pare une solution aqueuse de saccharose de concentration c = 4,0 10-2 mol / L. L'�volution de la concentration du saccharose est suivie par dosage successifs.
1.2.3 D�terminer sur le graphe suivant, le temps de demi-r�action de cette hydrolyse.
1.2.4. Tracer sur ce graphe, l'allure d'une courbe correspondant � l'hydrolyse de la m�me solution en pr�sence d'hydrolase.
L'hydrolyse enzymatique en pr�sence d'hydrolase est beaucoup plus rapide que la catalyse chimique.
A t�, l'avancement est �gal � la moiti� de l'avancement final.
1.2.5 Ces r�sultat exp�rimentaux confirment-ils que la r�action d'hydrolyse du saccharose en milieu acide est totale.
La concentration finale du glucose �tant �gale � la concentration initiale du saccharose, l'hydrolyse est totale.
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2. Les boissons �nergisantes.
En plus des sucres cit�s ci-dessus, elles contiennent de la taurine, du
glucuronolactone et de la caf�ine ( 80 mg pour une canette de 250
mL).
2.1. Identification de la formule chimique de la caf�ine � partir de son spectre RMN.
2.1.1 Identifier, parmi les mol�cules repr�sent�es ci-dessous, celle qui correspond � la caf�ine.
La mol�cule 2 convient. La pr�sence de singulets signifie que les atomes de carbone voisins ne portent pas d'atome d'hydrog�ne.
Pour la mol�cule 1, on observerait un multiplet correspondant aux protons du cycle.
2.1.2. A l'issue
d'une exctraction de la caf�ine d'une boisson �nergisante, comment
v�rifier, en absence de spectrom�tre RMN, que la poudre obtenue est
bien de la caf�ine pure ? Quelle observation permettrait de conclure �
la pr�sence de caf�ine ?
Chromatographie ( CCM), l'�talon �tant de la caf�ine pure ; sur le
chromatogramme on observait, pour chaque esp�ce, une seule tache avec
le m�me rapport frontal.
2.2.Dosage par �talonnage de la caf�ine contenue dans une tasse de caf�.
On enregistre le spectre d'absorption de la caf�ine et on trace
une courbe d'�talonnage. On pr�pare une tasse de caf� contenant 75 mL
de boisson. On dilue 20 fois cette boisson et on mesure l'absorbance de
la solution obtenue. On trouve A = 0,68.
2.2.1. Donner les 4
�tapes principales de la d�marche exp�rimentale permettant d'obtenir la
courbe d'�talonnage � partir de la caf�ine commerciale en poudre.
Etape 1. Tracer le spectre d'absorption de la caf�ine en solution aqueuse.
Etape 2. Pr�parer une gamme de solutions �talons de diff�rentes concentrations.
Etpae 3. Mesurer l'absorbance de chaque solution et tracer la coube A = f(c).
Etape 4. Mesurer l'absorbance de la boisson.
2.2.2. Le spectrophotom�tre n'�met que des radiatons de longueur d'onde comprises entre 230 nm et 650 nm.
D�terminer une valeur possible de longueur d'onde utilis�e lors du dosage. La couleur du caf� est-elle g�nante ?
Pour un maximum de pr�cision, on choisit une longueur d'onde correspondant � un maximum d'absorption ( 275 nm).
270 nm se situe dans l'U.V, la couleur du caf� n'est pas g�nante.
2.2.3 Evaluer le
nombre de tasse de caf� qui apporteraient la m�me quantit� de caf�ine
que celle pr�sente dans une canette de 250 mL de boisson �nergisante.
Commenter.
Tenir compte de la dilution.
21 x20 = 420 mg / L = 0,42 g/ L de caf�ine.
Soit 420 / 4 =105 mg de caf�ine dans la canette de 250 mL.
Une tasse de caf� de 50 mL contient environ 100 mg de caf�ine
Pour un adulte, la dose
maximale journali�re varie de 200 � 400 mg par jour ( soit 2,5 � 5
canettes de cette boisson ou entre 2 et 4 tasses ).
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