Aurélie avril 2001


devoir commun seconde

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1

lois de Descartes

lumière blanche

  1. Lorsque la lumière traverse la surface séparant deux milieux transparents, elle subit un changement de direction. Comment appelle-t-on ce phénomène ? Citer deux milieux transparents.
  2. On dirige un faisceau lumineux monochromatique issu d'un laser vers la surface plane d'un demi-cylindre en Plexiglas. On mesure les angles i1 et i2 appelés respectivement angle d'incidence et angle de réfraction. Définir le terme monochromatique. Faire un schéma en faisant apparaître les angles i1 et i2.
  3. On souhaite montrer que la loi qui donne l'angle de réfraction i2 en fonction de i1 est donnée par la relation suivante : n1.sin i1=n2.sin i2 (1). En faisant varier l'angle d'incidence i1, on obtient le tableau suivant : compléter ce tableau et tracer la courbe sin i1 = f( sin i2) Quel est le nom de cette loi ? (elle porte le même nom que le physicien qui l'a découverte).
    i1
    0
    10
    20
    30
    40
    50
    60
    70
    i2
    0
    7
    13
    20
    25
    30
    35
    38
    sin i1








    sin i2








  4. Quel est le nom des constantes n1 et n2 qui apparaissent dans l'expression (1) ?
  5. Dans notre cas d'étude, n1=1. Quel est le milieu 1 ? Comment se simplifie l'expression (1) ?
  6. En déduire, à l'aide du graphique, le coefficient directeur puis l'équation de la droite obtenue. Que vaut n2 ?
  7. Déterminer graphiquement l'angle d'incidence i2 pour un angle de réfraction i1=35°.
  8. La lumière se propage dans le Plexiglas à la vitesse v. Quelle relation peut-on écrire entre n2 et v ? Calculer v. On donne la vitesse de propagation de la lumière dans le vide: c=3.108 m.s-1 et n2=1,5
  9. Qu'est ce qu'une lumière blanche ? Donner le matériel nécessaire pour obtenir le spectre de la lumière blanche. Qualifier le spectre. Indiquer les longueurs d'onde et les couleurs des extrémités du spectre.

     


corrigé

phénomène de réfraction

l'air, l'eau, le verre sont des milieux transparents.

monochromatique : une seule fréquence et une seule couleur

loi de Descartes

n1 et n2 indices de réfraction des milieux transparents. n air = 1

sin i1 = n2 sin i2.

i1
0
10
20
30
40
50
60
70
i2
0
7
13
20
25
30
35
38
sin i1
0
0,173
0,342
0,5
0,643
0,766
0,866
0,940
sin i2
0
0,122
0,225
0,342
0,422
0,5
0,573
0,615

n2 = vitesse lumiere dans le vide / vitesse lumière dans le plexiglas

v= 3 108 / 1,53 = 1,96 108 m/s.

La lumière blanche est une lumière polychromatique dans laquelle on trouve toutes les couleurs de l'arc en ciel : le spectre est continu du violet (l= 400 nm ) au rouge (l voisin 750 nm)

devant la source de lumière blanche, on place soit un réseau soit un prisme : on obtient le spectre de la lumière blanche.




2

paracétamol

acide benzoique

chauffage à reflux

chromatographie

Le paracétamol est une espèce chimique très utilisée contre les douleurs. La formule brute de cette molécule est C8H9NO2.

  1. Cette formule comporte deux erreurs. La recopier puis corriger ces erreurs. Justifier la réponse.
  2. Calculer la masse molaire du paracétamol. (C=12; H=1; O=16; N=14g/mol)
  3. En pharmacie, on trouve ce médicament sous la forme d'un comprimé contenant 500 mg de paracétamol. Quelle est la quantité de matière (en mol) de paracétamol contenue dans un comprimé ?Exprimer le résultat en écriture scientifique avec 3 chiffres significatifs.
  4. Pour un adulte, la dose maximale de paracétamol est de 3g par jour. Combien de comprimé de paracétamol un adulte peut-il prendre par jour ?
  5. L'acide benzoïque est utilisé comme conservateur alimentaire dans de nombreuses boissons en particulier les boissons " light ", (Il apparaît sous le code 210 sur l'étiquette de ces boissons). Au laboratoire, il se présente à l'état pur sous la forme de cristaux blancs. On veut extraire l'acide benzoïque d'une boisson au coca à l'aide d'un solvant. On dispose de trois solvants :dichlorométhane, éthanol et éther éthylique.
    Dans un livre de chimie on a trouvé les données suivantes :

solvant
eau
dichlorométhane
éthanol
éther éthylique
solubilité acide benzoique
faible
moyenne
bonne
bonne
densité
1
1,2
0,8
0,6
miscibilité dans l'eau

non miscible
miscible
non miscible
danger

irritant
inflammable
inflammable

  • Quel solvant faut-il choisir ? Donner les 2 raisons principales en expliquant. Par la suite le solvant choisi sera désigné par le symbole S
  • On procède à l'extraction en versant 100 mL de boisson et 20 ml de S dans une ampoule à décanter. Après agitation vigoureuse et dégazage on laisse décanter.Que signifie la phrase " on laisse décanter " ?
  • Faire un schéma (avec une légende très précise et justifiée) de l'ampoule et de son contenu après décantation. Indiquer clairement dans quelle phase se trouve l'acide benzoïque. On récupère cette phase dans un flacon que l'on met de côté pour une analyse ultérieure : c'est l'extrait E1.
  • synthése de l'acide benzoique : on chauffe à reflux un mélange d'alcool benzylique, de permanganate de potassium et d'un peu de soude pendant une demi-heure.Voici le schéma du montage à reflux. Indiquer les noms des matériels numérotés.Quel est le rôle du chauffage à reflux.
  • Le liquide obtenu est ensuite refroidi et après un traitement approprié, On obtient alors des cristaux blancs. Afin de les analyser, on en dissout quelques-uns dans un peu de solvant S. Cette solution est appelée E2.
  • . On procède à l'analyse des produits obtenus par extraction (E1) et par synthèse (E2).On prépare :

    · Une solution de référence (appelée E3 ) d'acide benzoïque pur dans un peu de solvant S

    · Une solution de référence (appelée E4 ) d'alcool benzylique dans le solvant S.

    On fait la chromatographie sur couche mince de E1, E2, E3 et E4. L'éluant est un mélange de cyclohexane et d'acétone.On obtient le chromatogramme suivant. D'après ce chromatogramme, la boisson contient-elle de l'acide benzoïque ? Interpréter la présence de plusieurs taches pour E1.Les cristaux blancs obtenus par synthèse sont-ils bien des cristaux d'acide benzoïque ? Interpréter la présence de plusieurs taches pour E2.


corrigé


masse molaire : 9*12+9+14+2*16= 163 g /mol

quantité de matière en mol : 0,5 / 163 = 3,07 10-3 mol = 3,07 mmol

un adulte peut prendre 6 comprimés par jour.

éthanol ou ether éthylique dans lesquel l'acide benzoïque est soluble.

De plus ces solvants ne sont pas irritants.

"on laisse décanter" : on laisse le solvant et la boisson, liquides non miscibles, se séparer .

Le solvant le plus dense (la boisson) occupe la partie inférieure; le solvant le moins dense, contenant l'acide benzoique, occupe la partie supérieure.


(1) : élévateur à croisillons; (2) chauffe ballon ; (3) ballon ; (4) réfrigérant

le chauffage à reflux permet, en travaillant à chaud d'accélérer la réaction chimique tout en évitant les pertes de réactifs et de produits.

La boisson (1) contient de l'acide benzoïque et au moins deux autres substances (présence de 3 taches ). Quant à (2) il contient de l'acide benzoïque et de l'alcool benzilique (toutes les traces de ce réactif n'ont pas été éliminées)

 

 




à suivre ...

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