Physique chimie, l'huile de lin, concours g�n�ral 2020.
Synchrotron SoleilJouer du violon.

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16. Justifier l'emploi d'huile de lin dans ma majorit� des vernis � l'huile utilis�s par les luthiers.
Chaque luthier cherche :
� garantir au violon une protection durable,
� lui donner un bel aspect brillant,
� pr�server sa sonorit� sur le long terme.
2.1. D�termination de l'indice d'iode th�orique de l'huile de lin.
17. D�terminer la quantit� de mati�re de chacun des acides gras insatur�s pr�sents dans l'huile de lin.
Composition massique d'un flacon de 100 mL en acide gras.
acide linol�nique C18H30O2
M =278 g / mol
acide linol�ique C18H32O2
M =280 g / mol
acide ol�ique C18H34O2
M =280 g / mol
acides satur�s
53 %
13%
22 %
12 %
93 x0,53 /278=0,177 mol
93 x0,13 /280=0,043 mol 93 x0,22 /282=0,073 mol
Masse volumique � 20 �C : 0,93 g / mL.
18. Ecrire l'�quation de la r�action du diiode sur une double liaison < C = C <.
< C = C < + I2 --->

19. En d�duire l'indice d'iode th�orique de cette huile.
L'indice d'iode est la masse de diiode I2 ( M = 254 g / mol) capable de sa fixer sur 100 g de corps gras.

Dans 100 g de corps gras : .

acide linol�nique C18H30O2
M =278 g / mol
acide linol�ique C18H32O2
M =280 g / mol
acide ol�ique C18H34O2
M =280 g / mol
Quantit� de mati�re  (mol)
0,177 *100 / 93 =0,19
0,043 *100 / 93 =0,0462
0,073 *100 / 93 =0,0785
Nombre de double liaison C=C
3
2 1
Masse de diiode (g)
3 x0,19 *254 ~145
2x0,0462 x254 =23,5
0,0785x254=19,9
Indice d'iode :145 +23,5 +19,9 ~188.

2.2 D�termination exp�rimentale de l'indice d'iode de l'huile de lin.
Etape 1 : le chlorure d'iode ICl est ajout� en exc�s � une masse ce corps gras connue avec pr�cision.
R-CH=CH-R' + ICl --> R-CH Cl -- CH I - R'.
Etape 2. L'exc�s de chlorure d'iode est transform� en diiode par ajout d'iodure de potassium en exc�s.
Etape 3. On titre le diiode form� lors de l'�tape 2 par une solution de thiosulfate de sodium de concentration C = 0,20 mol / L..
2.3 a propos de l'�tape 1.
20. Ecrire l'�quation de la r�action entre le chlorure d'iode est l'acide linol�ique.
C18H30O2 +2ICl --> C18H30O2 I2Cl2.
21. A quelle type de r�action appartient cette r�action ?
R�action d'addition sur une double liaison C=C.
22. Cette �tape pourrait-elle �tre facilement mise en oeuvre dans un laboratoire de lyc�e ?
Non, cette �tape met en oeuvre du chloroforme ou du trichlorom�thane, substances dangereuse par ingestion et inhalation.
23. Expliquer le r�le de chacun des deux erlenmeyers dans cette m�thode.
L'un des erlenmeyer contient le chlorure d'iode et l'huile de lin. L'ensemble des trois �tapes se d�roule dans ce dernier.
L'autre ne contient pas de liaison C=C, mais le chlorure d'iode. On d�termine ainsi la quantit� de mati�re initiale de chlorure d'iode.
 
2.4. A propos de l'�tape 2.
24. D�terminer l'�quation de la r�action mod�lisant la seconde �tape.
ICl exc�s +KI ---> I2 + KCl.
ou bien ICl + I-aq --> I2aq + Cl-aq.
25. Proposer une explication quant aux 5 minutes d'agitation avant le titrage.
La r�action entre le chlorure d'iode et l'ion iodure est sans doute lente. L'agitation permet la transformation totale du chlorure d'iode exc�dentaire en diiode.
2.5. A propos de l'�tape 3.
26. Les couples oxydant / r�ducteur mis en jeu sont I2aq / I-aq et S4O62-aq / S2O32- aq.
 En d�duire l'�quation de la r�action support du titrage.
Oxydation : 2S2O32- aq --> S4O62-aq +2e-.
R�duction :
I2 aq + 2e- --> 2I-aq.
Bilan :
2S2O32- aq + I2 aq --> S4O62-aq +2I-aq.
27. Soient n(I2)A et n(I2)B, les quantit�s de mati�re de diiode se trouvant dans les deux erlenmeyers A et B � l'issue de la seconde �tape, avant titrage. Exprimer chacune d'entre elles en fonction de C V�q A ou V�q b.
n(I2)A = 0,5 C V�q A. n(I2)B = 0,5 C V�q B.
28. En d�duire l'expression des quantit�s de mati�re restantes nrestant (ICl) dans les erlenmeyer � l'issue de l'�tape 1.
nrestant (ICl) A = n(I2)A = 0,5 C V�q A.
nrestant (ICl) B = n(I2)A = 0,5 C V�q B.
29. En d�duire l'expression de la quantit� de mati�re de chlorure d'iode ayant r�agi au cours de l'�tape 1 avec les double liaisons des acides gras pr�sents dans l'huile de lin.
nr�agi (ICl)  = n(I2)A = 0,5 C (V�q B - V�q A).
30. En d�duire la valeur de l'indice diode exp�rimental de cette huile de lin. Commenter.
V�q B = 22,40 mL ;  V�q A= 4,00 mL ; C = 0,20 mol/ L
nr�agi (ICl)  =0,10* ( 22,4 -4,00) 10-3 =1,84 10-3 mol.
Le chlorure d'iode se comporte comme le diiode.
n(I2) =
1,84 10-3 mol.
Masse de diiode :
1,84 10-3 *254 =0,467 g.
Masse d'huile de lin mesur�e : m = 0,252 g.
Indice d'iode de cette huile : 0,467 / 0,252 * 100~185.
Ce r�sultat est coh�rent avec celui de la question 19.

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2.6 Polym�risation du vernis.
La standolisation est une polym�risation thermique de l'huile � haute temp�rature ( 270�C) en absence de dioxyg�ne.
Son m�canisme est d�crit ci-apr�s.

31. D�crire les �volutions des acides gras au cours des �tapes 1 et 2 du m�canisme.
Etape 1 : r�arrangement de la chaine carbon�e, d�placement des doubles liaisons C=C.
Etape 2 : isom�risation, passage de l'isom�re Z � l'isom�re E.
32. Que repr�sentent les fl�ches courbes dans l'�tape 3 ?
Les fl�ches courbes repr�sentent les d�placements des doublets d'�lectrons.
33. Pourquoi la standolie de lin est-elle plus visqueuse que l'huile de lin ?
La pr�sence d'un cycle dans la standolie de lin ( encombrement plus important), se traduit pas une g�ne suppl�mentaire entre les mol�cules. En cons�quence la viscosit� va cro�tre.
On donne les spectres RMN de diff�rentes huiles.

34. Justifier que le pic de r�f�rence soit un doublet de hauteur constante.
Le pic de r�f�rence correspond aux hydrog�nes des groupes CH2 du glyc�rol.

Le carbone voisin des ces groupes porte un seul atome d'hydrog�ne :  le signal RMN de ces CH2 est donc un doublet.
Ces groupes n'apprtiennent pas aux cha�nes d'acides gras ;ils ne sont pas modifi�s lors de la standolisation. D'o� un signal de hauteur constante.
35. Justifier le choix de l'huile de lin pour fabriquer des standolies.
L'huile de lin est � forte teneur en acide gras doublement insatur�. La standolisation sera rapide.
36. Interpr�ter le comportement de l'huile de palme lors de la standolisation.
L'acide gras doit �tre doublement insatur�. L'huile de palme contient peu d'acide gras doublement insatur�. La standolisation de cette huile est par cons�quent lente.
37. Discuter du choix des conditions exp�rimentales.

A 500 minutes :
A 330� et � 360�C ll standolisation est totale.
On d�pense plus d'�nergie � 360� C qu'� 330 �C.
La perte de produit est plus faible � 330�C qu'� 360�C.
On choisit donc une temp�rature de 330�C.


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