Aurélie 12/01/10
 

 

 Estérification, saponification, radioactivité : polonium 210  bac ST2S sept 2009.

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L'espérance de vie a presque doublée au cours du vingtième siècle.
Au milieu du XVIIIè siécle, l'espérance de vie ne dépassait pas 25 ans. Elle atteint 30 ans à la fin du siècle, puis fait un bond  à 37 ans en 1810 en partie grâce  à la vaccination contre la variole. La hausse se poursuit à un rythme lent durant tout le XIXè siècle, pour atteindre 45 ans en 1900. Ces progrès sont le résultat entre autres des progrès de la médecine et de l'hygiène. Au cours du XXè siècle, les progès sont plus rapides. La hausse de l'espérance de vie se poursuit grâce aux progrès de la lutte contre les maladies cardiovasculaires et les cancers. En 2000 l'espérance de vie en France atteint 79 ans et elle passe  à 80 ans en 2004.
Source : "France 2004 : l'espérance de vie atteint 80 ans"
(Gilles Pison, Population et Sociétés, 410 INED, mars 2005).

Estérification.
Le savon est une vieille invention, d'après Pline ce sont les Gaulois qui l'on inventé. Mais il ne devient un produit d'usage courant qu'avec les progrès de l'hygiène corporelle qui se généralise à partir du 19è siècle. La fabrication du savon de manière industrielle a été rendue possible grâce aux travau d'Eugène Chevreul.
L'un des composants essentiels de la fabrication du savon est un triglycéride qui peut être obtenu par estérification du glycérol par les acides gras.
Etude de la réaction d'estérification.
On réalise l'estérification de l'acide propanoïque C2H5COOH par l'éthanol CH3CH2OH. L'équation chimique de cette réaction est la suivante :


Cette réaction est-elle totale ? Est-elle rapide ?
L'estérification est lente, limitée par l'hydrolyse de l'ester.
Recopier la molécule sur votre copie puis entourer et nommer  le groupe caractéristique que vous connaissez.

Nommer la molécule précédente.
Propanoate d'éthyle.
Donner le nom et la formule du produit A qui est aussi obtenu lors de cette estérification.
H2O, l'eau.


Estérification d'un acide gras par le glycérol.
On réalise l'estérification de l'acide palmitique C15H31COOH par le glycérol afin d'obtenir un triglycéride.
Le glycérol est un trialcool de formule :

Donner le nom du glycérol en nomenclature systématique.
propan-1, 2, 3- triol

 
L'acide palmitique est-il un acide gras saturé ou insaturé ? Justifier.
 C15 H31- : à partir de 15 atomes de carbone, une chaîne saturée compte 15*2 +1 = 31 atomes d'hydrogène.
L'acide palmitique est un acide gras saturé.
Donner la définition d'un triglycéride.
Un triglycéride est un triester du glycérol.
Le triglycéride a pour formule :

Ecrire l'équation chimique symbolisant l'estérification du glycérol par l'acide palmitique.







Fabrication et propriétés des savons.
Le palmate de sodium est un savon de formule ( C15H31COO- + Na+), il peut être obtenu par action de la soude ( hydroxyde de sodium) sur le tryglycéride suivant. Dans la suite de l'exercice ce tryglycéride sera noté TR.

La réaction qui permet d'obtenir un savon est une saponification.
Cette réaction de saponification est-elle totale ?
La saponification est lente mais totale.
Compléter l'équation suivante :


Un industriel réalise la saponification de 916 kg d'huile de palme qui contient 44 % du triglycéride TR précédent.
On donne C :12 ; H : 1 ; O : 16 ; Na : 23 g/mol.
Vérifier que la masse du triglycéride TR saponifié est 403 kg.
916 * 0,44 = 403 kg.
Vérifier que la masse molaire du triglycéride est de 806 g/mol.
C51H98O6 ; M = 51*12 + 98 +6*16 =806 g/mol.

Calculer la quantité de matière triglycéride TR saponifié.
n = m / M = 403 *1000 /806 =500 mol.
En déduire que la quantité de matière de savon obtenu est de 1500 mol.
D'après les coefficients stoechiométriques de l'équation précédente : nsavon = 3 * ntriglycéride = 3*500 = 1500 mol.
Calculer la masse de savon obtenu. Msavon = 278 g/mol.
m =
nsavon* Msavon= 1500*278 =4,17 105 g = 417 kg.
Le savon ainsi obtenu a pour principe actif l'ion palmate C15H31COO- qui peut être représenté par le symbole :


Le groupe COO- étant représenté par le cercle noir et la chaîne C15H31 par la ligne brisée.
L'ion palmate présente un pôle hydrophile et un pôle hydrophobe.
Définir ces formes.
Hydrophile : ami de l'eau, qui a une affinité pour l'eau.
Hydrophobe : ennemi de l'eau, qui n'a aucune d'affinité pour l'eau.
Pourquoi le savon nettoie-t-il les graisses d'un tissu mieux que l'eau pure ?
Par sa partie hydrophobe ( donc lipophile, amie des graisses), le savon se fixe sur la graisse ; par sa tête hydrophile, il peut entraîner la graisse dans l'eau.








Cigarette et espérance de vie.
La fumée de cigarettes contient du polonium 210. Cet élément est radioactif et il serait responsable de 1% de tous les cancers du poumon des Américains. Plus inquiétante encoreest l'information suivante :le taux de polonium 210 dans les cigarettes aurait triplé ces cinquante dernières années.
Le noyau de polonium 210 et sa désintégration.
Le polononium 210 a pour symbole 21084Po.
Donner la composition de ce noyau.
84 protons et 210-84 = 126 neutrons.
Le polonium 210 est radioactif a.
Définir le phénomène de radioactivité.
La radioactivité est un phénomène physique naturel naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables, se désintègrent spontanément en noyaux plus stables ; cette réaction nucléaire dégage de l'énergie sous forme de rayonnements a, ß, g.
Donner les valeurs de A et Z.
21084Po --> AZPb + 42He.
Conservation de la charge : 84 = Z+2 d'où Z = 82.
Conservation du nombre de nucléons : 210 = A + 4 d'où A = 206.
L'activité du polonium 210.
Définir l'activité d'un échantillon radioactif en précisant l'unité.
L'activité est le nombre de désintégrations par seconde ; l'activité s'exprime en becquerel ( Bq).
Une mesure du nombre de désintégrations d'un échantillon de tabac équivalent à une cigarette donne pour résultat 60 désintégrations en 10 minutes.
Calculer l'activité A de cet échantillon.
A = 60 /600 = 0,10 Bq.
Demi-vie du polonium.
La demi-vie du polonium 210 est  de 138 jours.
Définir la demi-vie d'un élément radioactif.
La demi-vie, notée t½, est la durée au bout de laquelle l'activité initiale est divisée par 2.
En fumant une cigarette, un fumeur ingère 172000 noyaux de polonium.
Au bout de combien de temps ce nombre de noyaux sera t-il égal à 21500 ?
172000 / 21500 = 8 = 23.
Donc 3 demi-vie ou 3*138 =414 jours.
Au bout de combien de temps peut-on considérer que le corps du fumeur ne contiendra plus de polonium 210
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Au bout de 10 demi-vie, on peut considérer que le corps humain ne contiendra pratiquement plus de polonium 210.
10*138 = 1380 jours soit 3 ans 285 jours.

Effet du polonium sur la santé.
Le polonium absorbé par le fumeur se désintègre dans le corps humain.
Quel est l'effet des particules a sur les tissus vivants ? Quelle maladie cela peut-il entraîner ?
Les particules alpha sont ionisantes ; cela peut entraîner des modifications sur l'ADN et des cancers.
Peut-on se protéger de ces radiations du polonium 210 ?
Les particules alpha sont peu pénétrantes, une simple feuille de journal les arrête.
Il faut donc s'éloigner de la source et limiter la durée d'exposition.







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