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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 291 — #299
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Exercices
S’ENTRAÎNER
5.1 Étude d’une oxydation (##)
Nous étudions dans cet exercice l’oxydation du diphénylméthanol par les ions hypochlorite
ClO
– , dont le bilan s’écrit :
OH
+
=
O
+
+
ClO
Cl
H 2 O
L’ion hypochlorite est présent en phase aqueuse. Le diphénylméthanol est introduit solubilisé
dans l’éthanoate d’éthyle (solvant organique).
1. K Comment expliquer la grande solvatation des ions hypochlorite dans l’eau ?
2. Justifier le choix du solvant organique retenu : pourquoi ne pas avoir choisi un solvant
organique de type alcool ?
3. Le mélange de la solution d’ions hypochlorite et de la solution de diphénylméthanol ne
permet pas de réaliser la réaction. Fournir une explication. On ajoute de l’hydrogénosulfate
de tétrabutylammonium, dont la formule s’écrit : (C 4 H 9 ) 4 N + , HSO
–
4 .
4. Pourquoi la solvatation de l’ion tétrabutylammonium (C 4 H 9 ) 4 N + est-elle notable dans
chacun des deux solvants ? Quelles sont les conséquences sur la solubilité de l’hydrogénosulfate de tétrabutylammonium ?
5. On constate après l’ajout de l’hydrogénosulfate de tétrabutylammonium que la réaction
d’oxydation a effectivement lieu. Proposer une explication. Quel est le rôle de l’ion tétrabutylammonium ?
La progression de la réaction d’oxydation est suivie en effectuant plusieurs chromatographies sur couche mince. La phase stationnaire est constituée de silice. La première analyse
est réalisée à partir de la solution de diphénylméthanol dans l’éthanoate d’éthyle : la solution
est prélevée à l’aide d’un capillaire puis est déposée sur la plaque chromatographique. La
deuxième analyse est réalisée 30 minutes après l’ajout de la solution aqueuse d’ions hypochlorite et de l’hydrogénosulfate de tétrabutylammonium : la solution est prélevée dans la
phase organique à l’aide d’un capillaire puis est déposée sur la plaque chromatographique.
L’éluant est constitué par un mélange éthanoate d’éthyle-éther de pétrole (80 % - 20 %). On
observe une tache unique dans chacun de deux cas, avec un rapport frontal supérieur dans le
deuxième cas.
6. À l’occasion d’une CCM, de quels paramètres dépend la valeur du rapport frontal ?
7. Comment interpréter ici l’ordre des rapports frontaux ?
5.2 Solubilité de différents gaz (#)
On indique ci-dessous les valeurs de la solubilité s de plusieurs gaz dans l’eau à 20 °C,
exprimée en mol·L −1 , sous la pression atmosphérique.
gaz
H 2
CH 4
C 2 H 6
s
8, 0.10 −4 1, 5.10 −3 2, 0.10 −3
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S’ENTRAÎNER
5.1 Étude d’une oxydation (##)
Nous étudions dans cet exercice l’oxydation du diphénylméthanol par les ions hypochlorite
ClO
– , dont le bilan s’écrit :
OH
+
=
O
+
+
ClO
Cl
H 2 O
L’ion hypochlorite est présent en phase aqueuse. Le diphénylméthanol est introduit solubilisé
dans l’éthanoate d’éthyle (solvant organique).
1. K Comment expliquer la grande solvatation des ions hypochlorite dans l’eau ?
2. Justifier le choix du solvant organique retenu : pourquoi ne pas avoir choisi un solvant
organique de type alcool ?
3. Le mélange de la solution d’ions hypochlorite et de la solution de diphénylméthanol ne
permet pas de réaliser la réaction. Fournir une explication. On ajoute de l’hydrogénosulfate
de tétrabutylammonium, dont la formule s’écrit : (C 4 H 9 ) 4 N + , HSO
–
4 .
4. Pourquoi la solvatation de l’ion tétrabutylammonium (C 4 H 9 ) 4 N + est-elle notable dans
chacun des deux solvants ? Quelles sont les conséquences sur la solubilité de l’hydrogénosulfate de tétrabutylammonium ?
5. On constate après l’ajout de l’hydrogénosulfate de tétrabutylammonium que la réaction
d’oxydation a effectivement lieu. Proposer une explication. Quel est le rôle de l’ion tétrabutylammonium ?
La progression de la réaction d’oxydation est suivie en effectuant plusieurs chromatographies sur couche mince. La phase stationnaire est constituée de silice. La première analyse
est réalisée à partir de la solution de diphénylméthanol dans l’éthanoate d’éthyle : la solution
est prélevée à l’aide d’un capillaire puis est déposée sur la plaque chromatographique. La
deuxième analyse est réalisée 30 minutes après l’ajout de la solution aqueuse d’ions hypochlorite et de l’hydrogénosulfate de tétrabutylammonium : la solution est prélevée dans la
phase organique à l’aide d’un capillaire puis est déposée sur la plaque chromatographique.
L’éluant est constitué par un mélange éthanoate d’éthyle-éther de pétrole (80 % - 20 %). On
observe une tache unique dans chacun de deux cas, avec un rapport frontal supérieur dans le
deuxième cas.
6. À l’occasion d’une CCM, de quels paramètres dépend la valeur du rapport frontal ?
7. Comment interpréter ici l’ordre des rapports frontaux ?
5.2 Solubilité de différents gaz (#)
On indique ci-dessous les valeurs de la solubilité s de plusieurs gaz dans l’eau à 20 °C,
exprimée en mol·L −1 , sous la pression atmosphérique.
gaz
H 2
CH 4
C 2 H 6
s
8, 0.10 −4 1, 5.10 −3 2, 0.10 −3
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