Analyse élémentaire, RMN du proton. Concours général 2014


L'analyse  qualitative de l'acide crotonique noté A n'a révélé la présence que de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Afin de déterminer les quantités de chacun de ces éléments, on effectue une oxydation complète à l'air, d'une masse mA =0,910 g du composé A ( M = 86,0 g/mol). Dans les CNTP, on recueille VCO2 = 0,950 L et mH2O = 0,572 g.
Ecrire l'équation bilan de cette combustion.
CxHyOz + (x+0,25y-0,5z)O2 = x CO2 + ½yH2O.
En déduire les quantité de matière de dioxyde de carbone et d'eau formées en fonction de x et y.
Masse molaire m = 12x+y+16z ; quantité de matière de A : n = mA/M.
Quantité de matière de dioxyde de carbone : n x = x mA/M =x mA/(12x+y+16z) ;
quantité de matière d'eau : 0,5 n y = 0,5y mA/(12x+y+16z).
Déterminer la quantité de matière de dioxyde de carbone. En déduire x. Vm = 22,4 L/mol.
n x =VCO2 /Vm =0,950 / 22,4 =4,24 10-2 mol.
Or n = mA/M = 0,910 / 86,0 =1,06 10-2 mol.
Par suite x = 4,24 /1,06 = 4.
En utilisant la masse d'eau formée, déterminer y.
Quantité de matière d'eau :
mH2O /MH2O =0,572 / 18 = 3,18 10-2 mol.
0,5 n y =3,18 10-2  ; 0,5 y = 3,18 10-2 /(1,06 10-2)= 3 ; y = 6.
En déduire z et la formule brute de A.
86,0 = 12 x +y +16 z ; 86,0 = 12*4 +6 +16 z ; z = 2 ; C4H6O2.



Structure de l'acide crotonique.
Le composé A est un acide carboxylique conjugué.
Rappeler la nature de la fonction acide carboxylique ; qu'est-ce qu'une molécule conjuguée ?
Molécule dans laquelle il y a une succession de liaison simple et double alternée.

En déduire les deux formules semi-développées possibles pour A. Donner également les formes topologiques de ces composés.

.


L'un de ces composés présente l'isomérie Z / E. Lequel ? Représenter les deux isomères.

L'isomère E est l'acide crotonique.
Pour vérifier sa structure, on réalise le spectre RMn du proton. Son spectre comporte les signaux suivants :
Doublet intégrant pour 3 H à d = 1,9 ppm.
Doublet intégrant pour 1 H à d = 5,9 ppm.
Multiplet intégrant pour 1 H à d = 7,1 ppm.
Singulet élargi intégrant pour 1 H à d = 12 ppm.
Identifier et attribuer chaque signal à un groupe de protons de cette molécule.

Décrire l'allure du spectre RMN du proton de l'autre composé.









  

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