Synthèse d'un retardataire de flamme.
Les composés bromés comme le tétrabromobisphénol A (TBBPA) sont
utilisés comme
retardateur de flamme.
La synthèse du TBBPA à partir de bisphénol A (BPA) consiste en
une bromation aromatique.
38.Indiquer, en
justifiant la réponse, si la molécule de bisphénol A est chirale.
Les atomes de carbone des cycles sont trigonaux. Le seul atome de
carbone tétragonal compte deux groupes CH
3 identiques.
La
molécule de bisphénol A n'est pas chirale.
39. Après avoir recopié
la formule chimique de la molécule de bisphénol A sur la copie,
entourer et nommer les fonctions chimiques présentes.
Lors de cette transformation, un produit dibromé peut être formé.
Pour vérifier que le produit
synthétisé est tétrabromé, on réalise une étude par spectroscopie RMN
H1.
40. Déterminer si
ce spectre correspond à un produit dibromé ou tétrabromé.
Dérivé tétrabromé.
Afin d’étudier la
régiosélectivité observée lors de la formation du TBBPA, on étudie la
transformation suivante :
41. Justifier le choix
de trichlorométhane comme solvant de cette synthèse.
C'est un excellent solvant pour de nombreuses substances organiques.
42. Reproduire sur
la copie ce mécanisme en y ajoutant les flèches courbes, les doublets
non-liants et les lacunes électroniques.
43. Nommer les deux
étapes de ce mécanisme.
Etape 1 : addition de l'électrophile sur le cycle benzénique.
Etape 2 : élimination de l'hydrogène = réaromatisation.
On cherche à interpréter la formation sélective du composé majoritaire
à partir des
intermédiaires de Wheland conduisant à chaque composé :
majoritaire minoritaire.
44. Représenter
les schémas de Lewis et les formes mésomères correspondant à chaque
intermédiaire. Conclure sur la stabilité de ces deux intermédiaires et
commenter la
formation sélective du composé majoritaire.
Les groupes OH et CH
3 présents sur le cycle activent la
position ortho.
Industrie du potassium.
Il est possible de récupérer le chlorure de potassium de la mer
Morte à l’aide de différents
procédés. Nous allons étudier le procédé thermique.
Les solubilités de KCl et NaCl ne sont pas indépendantes. Pour
envisager la séparation, il
est nécessaire d’étudier un diagramme ternaire du mélange NaCl-KCl-H
2O
sur lequel sont
indiquées les phases présentes en fonction de la fraction massique en
KCl en abscisse et
de la fraction massique en NaCl en ordonnée.
Diagramme de phase solide-liquide du mélange ternaire NaCl-KCl-H2O à 25 °C.
Sur le segment [AB], KCl et NaCl sont sous forme solide, il n’y a plus d’eau, alors w
KCl + w
NaCl = 100 %
Pour tout autre point à l’intérieur du triangle OAB, les trois espèces physico-chimiques,
KCl(s), NaCl(s) et H
2O(l), sont présentes, alors w
KCl + w
NaCl + w
H2O = 100 %
.La température a un effet sur la séparation, un jeu de courbes en gras est obtenu pour
chaque valeur de température.
Seules les courbes en gras présentées sur le diagramme de phase précédent sont
représentées à différentes températures : 0°C, 25°C et 100°C.
Le début du cycle de séparation étudié est représenté par les points A, B, C, et F sur le
diagramme ternaire précédent.
On considère une solution initiale, de masse 1000 g, contenant du chlorure de potassium et
du chlorure de sodium dissouts, représentée par le point A.
45. Relever les fractions massiques de KCl et NaCl de la solution initiale. En déduire la
fraction massique de l’eau et le rapport des deux fractions massiques w
NaCl
/ w
KCl.
wNaCl= 18 % ; wKCl = 12 % ; weau =100-18-12 =70 %.
wNaCl
/ wKCl = 18 /12 =1,5.
La solution est chauffée à 100°C avant de commencer l’évaporation.
46. En argumentant la réponse sur la valeur des fractions massiques des trois espèces,
préciser la position du point correspondant à cette étape dans le diagramme ternaire.
Le point A se déplace vers B.
L’apport d’énergie thermique fait que l’évaporation commence en restant à la température
de 100°C.
47. Justifier qu’une évaporation conduise à un déplacement du point A vers le point B selon
la droite (AB). Préciser la valeur de la fraction massique de l’eau restante au point B.
wNaCl= 34 % ; wKCl = 21 % ; weau =100-34-21 =45 %.
48.Pour une masse de 1000 g de solution initiale au point A, déterminer la masse d’eau
évaporée au point B.
La fraction massique de l'eau diminue de 70 % à 45 %.
Masse d'eau évaporée : 1000 (0,70-0,45) =250 g.
49.Préciser la transformation physique qui s’opère sur le système chimique au point B.
On
évapore à 100 ºC. En B, le chlorure de sodium cristallise.
En continuant
l’évaporation, la solution s’épuise en NaCl, le point
représentatif de la solution se déplace de B vers C.
Tout en continuant l’évaporation, une filtration du mélange en continu permet d’extraire le
solide formé au court du cycle.
50. Préciser quelle est la nature du sel récupéré par filtration entre B et C.
En C on
sépare par filtration le NaCl et l’on refroidit la solution à 25 ºC. La
solution entre alors dans la zone de cristallisation de KCl . Le titre en NaCl restant constant le point représentatif de
la solution se déplace sur une horizontale, vers D.
51. Déterminer la masse de ce sel récupéré par filtration en C.
La fraction massique de NaCl diminue de 34 % à 27 %.
Masse de NaCl récupérée : 1000 (0,34-0,27) =70 g.
La solution est ensuite refroidie à 25°C.
Les courbes de séparation de phases se déplacent
vers la gauche. Le point C se situe alors dans la zone de cristallisation du KCl(s), qui
précipite à son tour. Au fur et à mesure du refroidissement et de la filtration, de l’eau de mer
est réintroduite en quantité maitrisée. Le point C se déplace jusqu’au point F. Après, le
cycle FBCF recommence.
Entre C et F, la quantité de NaCl provenant de la solution présente au point C reste
constante. L’apport d’eau de mer permet de maintenir la fraction massique de NaCl
également constante.
52. Déterminer la masse de KCl(s) filtré lorsque la solution arrive au point F.
La fraction massique de KCl diminue de 34 % à 17 %.
Masse de KCl récupérée : 1000 (0,34-0,17) =170 g.
. . Le titre en NaCl restant constant le point représentatif de
la solution se déplace sur une horizontale, vers D.
Arrivé en ce point,
on chauffe à 100 ºC.
En évaporant, le point représentatif de cette
solution se déplace vers E, ... puis vers c. Le cycle le plus
efficace et le plus économique ( en récoltant 100 % du KCl et du NaCl. ) correspond à la séquence FBCF.
.