Chimie, concours technicien minist�re de l'�conomie et des finances 2021.

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicit�s adapt�es � vos centres d’int�r�ts.

.. ..


.
.
.. ..
......


...
Chimie.
1. pH-m�trie.
On souhaite pr�parer une solution A d'acide sulfurique de concentration Ca  = 10-2 mol/L � partir d'une solution commerciale 97 %, d = 1,84 ; M = 98,08 g/mol.
1. Calculer le volume de solution commerciale � pr�lever pour pr�parer 200 mL de solution A.
Dans 1 L de solution commerciale : masse d'acide1,84 x0,97 =1,7848 kg.
C= 1,7848 103 / 98,08 ~18,2 mol /L.
Facteur de dilution : F = 18,2 / 10-2 =1820.
Volume de solution commerciale � pr�lever :  200 / 1820 =0,11 mL.
On souhaite pr�parer une solution B d'hydroxyde de potassium de concentration Cb = 0,25 mol / L � partir de pastilles d'hydroxyde de potassium.
2. Calculer la masse de KOH � peser pour pr�parer 200 mL de solution B.
M(KOH) = 56 g / mol ; n = 0,200 x 0,25 = 0,05 mol ; masse � peser : 0,05 x56 =2,8 g.
3. Quel volume Va de solution A doit-on ajouter pour neutraliser Vb = 20 mL de solution B ?
H2SO4  aq + 2KOHaq --> K2SO4aq + 2H2O(l).
n(KOH) = 20 x0,25 =5 mmol ; n(H2SO4) =2,5 mmol ; Va =2,5 10-3 / 0,01 =0,25 L.
4. Apr�s l'�quivalence, on continue d'ajouter de l'acide : quel volume V'a doit-on � nouveau verser pour obtenir un pH final �gal � 2 ?
A l'�quivalence, pH = 7 ; [H3O+]�q = 10-7 mol / L.
[H3O+]fin = 0,01 mol / L ; Vfin = Vb+Va+V'a =0,020 +0,250 +V'a = 0,27 +V'a en L.
n(H3O+)ajout� =0,01(0,27 +V'a).
[H3O+]initial = 0,02 mol / L ; n(H3O+)ajout� =0,02 V'a.
0,02 V'a = 0,01(0,27 +V'a) ;  V'a =0,27 L.
5. Quels sont les �quipements de protection individuels et collectifs indispensables � mettre en oeuvre dans le cadre de cette manipulation ?
Port de blouse, gants et lunette de protection. Travail sous hotte.
6. A quoi sert une Fiche de Donn�es de S�curit� ( FDS) dans le cas pr�sent ?
Elles donnent les risques et dangers concernant une substance et les moyens de les r�duire.
Elles contiennent les consignes en cas d'ingestion accidentelle et les donn�es toxicologiques.
2. Contr�le qualit� de m�dicament.
1. Synth�se du parac�tamol.
7. Entourer les groupes caract�ristiques et pr�ciser les familles de compos�s du para-aminoph�nol et du parac�tamol.
Le para-aminoph�nol appartient � la famille des ph�nols ainsi qu'� celle des amines aromatiques.
Le parac�tamol appartient � la famille des amides ainsi qu'� celle des ph�nols.

On donne le spectre infrarouge du para-aminoph�nol et celui du produit synth�tis�.
8. Donner le principe de fonctionnement d'un spectrophotom�tre infrarouge.
La spectrom�trie infrarouge s’utilise principalement pour l’analyse qualitative d’une mol�cule. Elle permet de mettre en �vidence la pr�sence d’une liaison particuli�re. Dans une mol�cule, les liaisons chimiques peuvent �tre d�crites comme des ressorts liant les atomes.Lorsqu’une mol�cule absorbe de l’�nergie sous la forme d’un rayonnement infrarouge, les atomes se mettent � vibrer. Ils entrent alors en oscillation.

La Spectroscopie Infrarouge � Transform�e de Fourier (FTIR) est bas�e sur l'absorption d'un rayonnement infrarouge par le mat�riau analys�. Elle permet via la d�tection des vibrations caract�ristiques des liaisons chimiques entre deux atomes d'effectuer l'analyse des fonctions chimiques.
La spectrom�trie IRTF est bas�e sur l'obtention dans le domaine temporel d'un interf�rogramme � l'aide d'un interf�rom�tre de Michelson. Le spectre d�sir� est ensuite obtenu par transform�e de Fourier de cet interf�rogramme.
L'interf�rom�tre de Michelson est constitu� de deux miroirs B et C, d'une lame s�paratrice semi-transparente D;
A est la source lumineuse et E le plan d'observation ( d�tecteur)
L'�chantillon doit �tre plac� entre l'un des miroirs et la lame D.
9. Rappeler la loi de Beer-Lambert.

A= log (I0/I) = elc ( A est l'absorbance ou densit� optique)
o� e est un coefficient caract�ristique de la substance appel� coefficient d'absorbance (L mol-1 cm-1), l est l'�paisseur de la cuve (cm) et c la concentration de la solution (mol/L).
Les concentrations doivent �tre inf�rieures � 0,01 mol / L.
10. A quoi sont dues les bandes d'absorption � 3341 et 3248 cm-1 ?
11. l'analyse du spectre du produit synth�tis� permet-elle de valider la formation du parac�tamol ? Oui.


2. Dosage du parac�tamol.
On veut v�rifier la teneur  en parac�tamol contenu dans un comprim� " parac�tmol 500 mg".
On souhaite r�aliser un dosage par �talonnage. On pr�pare une solution par dissolution d'un comprim� dans une fiole jaug�e de 1 L.
On r�alise le spectre UV visible d'une solution de parac�tamol de concentration 0,02 mol / L.

12. A quelle longueur d'onde doit-on travailler ?
Pour un maximum de pr�cision, on se place au maximum d'absorption, vers 250 nm.
13. Expliquer le principe d'un dosage par �talonnage.
On r�alise une gamme �talons de concentrations connues � partir d'une solution m�re. On mesure l'absorbance de ces solutions.
On trace la courbe A = f(concentration).
Les concentrations des solutions �talons doivent contenir la concentration de la solution inconnue.
On mesure l'absorbance, dans les m�mes conditions, de la solution de concentration inconnue.
 3. Titrage de l'ibuprof�ne d'un m�dicament.
 
14. Donner la formule brute de l'ibuprof�ne.
C13H18O2.
Afin de r�aliser le titrage de l'ibuprof�ne contenu dans un comprim� d'ibuprof�ne 400 mg, on broie le comprim� dans 20 mL d'�thanol. On filtre le m�lange obtenu. Le filtrat contenant l'ibuprof�ne est plac� dans un becher auquel on ajoute 40 mL d'eau distill�e.
On titre le contenu du becher � l'aide d'une burette gradu�e contenant une solution aqueuse d'hydroxyde de sosium de concentration Cb = (2,0 �0,1) 10-1 mol / L. Le titrage est suivi par pHm�trie.
 15. D�finir l'�quivalence d'un titrage.
A l'�quivalence, les quantit� de mati�re des r�actifs sont en proportions stoechiom�triques. Avant l'�quivalence, l'un des r�actifs est en exc�s, apr�s l'�quivalence, l'autre r�actif  est en exc�s.
16. D�terminer le volume �quivalent.

17. A quel couple acide base appartient l'ion hydroxyle ?
H2O / HO-aq.
18. Ecrire l'�quation de la r�action support du titrage.
RCOOH aq +HO-aq --> RCOO-aq + H2O(l).
19. Quelles caract�ristiques  doit poss�der une r�action chimique pour �tre utilis�e lors d'un titrage ?
Totale et rapide.
20. D�terminer la masse d'ibuprof�ne contenu dans un cachet et conclure.
A l'�quivalence ; CaVa = CbVE ; CaVa = 9,7 x 0,20 =1,94 mmol.
M(ibuprof�ne) =206 g / mol.
Masse d'ibuprof�ne dans un comprim� : 1,94 x 206 ~ 400 mg.
On souhaite �valeur l'incertitude U(m) sur la masse m li�e aux diff�rentes sources d'erreurs avec un niveau de confiance de 95 %. Dans ces conditions :
- l'incertitude sur la mesure du volume vers� par cette burette est Uvol =0,16 mL ;
- l'incertitude sur la concentration en hydroxyde de sodium est  Ucb =0,010 mol/L.
L'incertitude U(m) sur la masse est alors telle que : U(m)/m = [(Uvol/VBE)2 +(Ucb/cb)2 ]�.
U(m) = [(0,16 / 9,7)2 +(0,010 / 0,20)2 ]�= 5,3 10-2 g.
m =( 0,40 � 5 10-2 ) g. En accord avec l'indication " 400 mg".

...
....
3. Techniques s�paratives.
R�pondre par vrai ou faux.
21. Le d�bit de la phase mobile intervient sur l'efficacit� d'une s�paration. Vrai.
Plus la vitesse de la phase mobile diminue, plus les mol�cules de solut� peuvent p�n�trer dans la phase stationnaire ; l'�quilibre entre les deux phases est favoris� et plus la colonne est performante.
22. En chromatographie liquide haute performance, sur une colonne non polaire, le temps de r�tention d'un acide organique augmente si le pH de la phase mobile augmente suffisament. Faux.
A pH �lev�, l'acide est sous forme RCOO- polaire.
23. En chromatographie en phase gazeuse, la temp�rature n'a pas d'effet sur les facteurs de r�tention. Faux.
24. Lorsqu'on fait un gradient d'�lution avec une colonne RP-18, on diminue g�n�ralement la polarit� de la phase mobile au cours du temps. Vrai.
25. Un facteur se s�lectivit� proche de 1 implique une mauvaise r�solution. Vrai.
26. En CCM sur phase normale, un compos� non polaire est entra�n� par la phase mobile. Vrai.
La phase stationnaire est plus polaire que la phase mobile.
 27. En chromatographie en phase gazeuse, on injecte 1 �L d'une solution � 1 % en volume d'un compos� A. Le rapport de split est r�gl� � 100 : 1. La densit� de la solution est de 0,9 g /L. La masse de A migrant dans la colonne est de 90 �g. Faux.
0,9 �g / �L ; partie inject�e dans la colonne  / partie inject�e vers l'ext�rieur : 100  : 1.
28. Dans une s�paration, tous les compos�s passent le m�me temps dans la phase mobile. Faux.
Chimie organique - st�r�ochimie.
29. Dessiner la formule semi-d�velopp�e ( en ecriture topologique) des compos�s suivants :

30. Combien d'atomes de carbone asym�triques poss�de la mol�cule d'erythronolide B ?

10 atomes de carbone asym�triques.
31. En d�duire le nombre de st�r�oisom�res possibles.
210.
On donne la s�quence r�actionnelle de pr�paration du linalol.

32. Etape 1, nommer la fonction port�e par le compos� A.
C�tone.
33. Etape 2, le compos� C pr�sente une bande IR moyenne large entre 3200 et 3500 cm-1. Identifier la fonction responsable.
Fonction alcool li� par liaison hydrog�ne.
34. A quelle grande cat�gorie de r�action appartiennent l'ensemble des �tapes 1 +2 ?
Additions sur une double liaison.
36. Peut-on envisager la formation d'un autre produit que E not� E' ? Repr�senter E'.

37. Peut-on envisager une isom�rie Z,E pour le compos� F ?
Non, l'un des atomes de carbone doublement li� porte les m�me substituants CH3.
38. H3O+ est le catalyseur de la r�action ( �tape 5). Ecrire l'�quation bilan de la r�action.

39. A quelle grande cat�gorie de  r�action appartient l'�tape 5 ?
Elimination.
40. Le linalol est une mol�cule chirale. Qu'est ce que cela signifie ? Donner deux repr�sentations possibles du linalol.
Une mol�cule chirale n'est pas supperposable � son image dans un miroir plan.


5. Chromatographie en phase gazeuse coupl�e � un spectrographe de masse.
Dosage de la cafeine d'une boisson. On ajoute avant extraction une quantit� connue de "caf�ine-d3", caf�ine dont les 3 atomes d'hydrog�ne d'un groupe m�thyle sont remplac�s par le deut�rium.
Deux solutions m�res sont pr�par�es :
A : on dissout 51,1 mg de caf�ine dans 50 mL de m�thanol.
B :  on dissout 27,8 mg de caf�ine -d3 dans 25 mL de m�thanol.
Solution de standardisation S : on pr�pare 200 �L de cette solution en m�langeant 100 �L de A et 100 �L de B.
On injecte 1 �L de cette solution dans le chromatographe et on rep�re le pic d'�lution de la caf�ine ( les deux caf�ine marqu�e et non marqu�e ont le m�me temps de r�tention ). On compare les aires des deux pseudochromatogrammes obtenus l'un � partir de l'intensit� du pic mol�culaire de la caf�ine et l'autre � partir de celui de la caf�ine-d3. On obtient respectivement 420 625 et 366 100 ( unit�s arbitraires).
41. Quelles sont les masses nominales de la caf�ine et de la caf�ine-d3 ?
C8H10N4O2. Masse nominale : 8 x12 +10 +4x14 +2 x16 =194.
C8H7D3N4O2. Masse nominale : 8 x12 +7+3 x2 +4x14 +2 x16 =197.
42. Calculer les concentrations  en caf�ine et caf�ine-d3 des solutions A et B en g / L puis la concentration de S en �g / �L.
A : 51,1 / 50 =1,022 g / L ; B : 27,8 / 25 =1,112 g / L.
Masse de 100 �L de A : 1,022 10-4 g ; masse de 100 �L de B : 1,112 10-4 g.
Masse de 200 �L de S : 2,134 10-4 g = 213,4 �g ; 213,4 / 200 = 1,067 �g / �L.
43. Calculer le coefficient de r�ponse relatif kd3/caf de la caf�ine d3 par rapport � la caf�ine.
Un coefficient de r�ponse relatif  correspond � un rapport d'aire d'un compos� par rapport � un autre en fonction de leur concentration ou de leur masse respective.
kd3/caf =420 625 / 366 100 ~1,149.
Analyse de l'�chantillon.
On pr�l�ve 1 mL de Coca-Cola � doser dans laquelle on ajoute 50 �L de la solution B. Apr�s m�lange, on extrait les deux caf�ines sur une cartouche en phase solide. On r�cup�re dans un peu de m�thanol une partie du m�lange des caf�ines que l'on injecte en CPG. Le m�me processus que celui d�crit pour le calcul du coefficient de r�ponse conduit aux intensit�s suivantes : caf�ine 248 112, caf�ine-d3 112 360.
44. Donner le principe de la micro-extraction en phase solide ( SPME).
Elle permet de r�aliser une extraction et une concentration de compos�s se trouvant � l'�tat de traces.
Microextraction sur phase solide en mode espace de t�te.
La fibre en silice ( sur laquelle est greff� une phase stationnaire )est plong�e dans la solution � analys�e ou dans l'espace de t�te au dessus de la solution. les analytes seront progressivement adsorb�s par la fibre.
Un �quilibre s'�tablit entre la phase solide ( fibre) et la phase gazeuse ou liquide. On retire ensuite la fibre de l'�chantillon.
La fibre peut �tre d�sorb�e en chromatographie en phase gazeuse
45. En d�duire la quantit� de caf�ine dans la canette (330 mL).
kd3/caf =245 112 / 112 360 ~2,181.
Dans 50 �L de B, il y a 1,112 x 50 10-6 =5,56 10-5 �g de caf�ine-d3.
Dans 1 mL de boisson, il y a 5,56 10-5 x 2,181 =1,21 10-4 �g de caf�ine.
1,21 10-4 x330 =4,0 10-2 g= 40 mg de caf�ine.



  

menu