Aurélie 29/03/07
 

Concours technicien chimiste : cnrs Alpes ; Alsace

concours externe IT 2004 ( sans calculatrice) durée 1 h 30.

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Question 1 : ( 3 points )

Cocher la bonne réponse ( la bonne réponse est écrite en rouge)

  1. La chromatographie d'exclusion stérique est une technique de séparation : de molécules volatiles ; de polymères ; de molécules polaires.
  2. On se débarrasse de petits morceaux de sodium non utilisés après une expérience :
    - En les jetant dans l'eau.
    - En les enfermant dans une boîte hermétique que l'on jette à la poubelle.
    -     En les jetant dans de l'alcool.
  3. Le damine de longueurs d'onde de la lumière visible est :
    400 à 800 millimètres ;     400 à 800 nanomètres ; 400 à 800 cm-1.
  4. La température de transition vitreuse (Tg) se rencontre habituellement dans :
    -     les polymères, les sucres, les systèmes bicompatibles.
  5. Lors d'une extraction, on peut ajouter du chlorure de sodium dans la phase aqueuse :
    -     Pour réduire la solubilité du composé dans la phase aqueuse
    - Pour sécher le composé pendant l'extraction.
    - Pour rendre le composé totalement insoluble.
  6. La masse molaire de NaOH est environ :
    - 44 g/mol, 37 g/mol,     40 g/mol.
  7. La sublimation est une technique de purification de :
    -     Solide, liquide, gaz.
  8. Le détendeur à gaz fixé sur une bouteille d'azote peut aussi être utilisé sur une bouteille :
    -     d'oxygène, d'hydrogène, d'argon.( azote et oxygène ont de densités comparables)
  9. Pour une réaction qui nécessite 100 ppm de catalyseur on utilisera :
    -     1 10-4 mole de catalyseur par mole de réactif.
    - 100 mg de catalyseur par mole de réactif.
    - 1% de catalyseur par mole de réactif.
  10. 150 mL est équivalent à :
    - 1,5 mL ;     0,15 mL ; 0,15 cL.
  11. Le passage de -CH=CH- à -CH2-CH2- est une réaction :
    - D'hydrogénolyse,     d'hydrogénation, d'oxydoréduction.
  12. Le passage d'une fonction aldehyde à une fonction acide est une réaction :
    -     D'oxydation, de réduction, d'hydrolyse.
Question 2 : ( 1 point )

Indiquez par une croix les solvants non miscibles à l'eau.
éthanol
dichlorométhane
tétrahydrofurane
cyclohexane
acétone
acétonitrile


x


x



 

Question 3 : ( 1,5 points )

Deux fournisseurs proposent strictement le même composé, à un prix différent. A partir de l'extrait de catalogue, expliquer pourquoi on choisira le fournisseur A.
Fournisseur A : 100 mL ; 32,00 euros ; d=1,49

Fournisseur B : 100g ; 26,60 euros ; d= 1,49
Si la masse vaut m=100 g, le volume correspondant est : V= 100/1,49 = 67,1 mL

Fournisseur A : 0,32 euro /mL ; fournisseur B : 26,6 /67,1 = 0,40 euro/mL.

Question 4 : ( 1,5 points )

Le composé ci-dessous a été caractérisé par RMN du proton. Reporter sur le spectre les 5 types de protons correspondant à cette molécule.

Question 5 : ( 2,5 points )

Rangez chacun des composés dans l'endroit approprié ' un seul par case)

Hydrure de lithium et d'aluminium ; cyanure de potassium ; éther diéthylique ; peroxyde de benzoyle ; 1,4-dibromobenzène.
produit
armoire de sécurité fermée à clef avec accès réservé
cyanure de potassium
armoire à solvant ventilée
éther diéthylique
réfrigérateur
peroxyde de benzoyle
dessicateur
Hydrure de lithium et d'aluminium
placard général pour produits chimiques sans conditions particulières
1,4-dibromobenzène

Question 6 : ( 2,5 points )

Vous disposez d'une bouteille d'acide chlorhydrique commerciale sur laquelle on peut lire : HCl 37% en masse ; d=1,19 ; MM=36,46 g/mol

  1. Calculez la normalité de cette solution commerciale.
  2. A partir de cette solution comment préparer 1 L de solution 1N ?
    Indiquez quelle est la procédure habituelle :
    -     On verse l'acide dans l'eau ; on verse l'eau dans l'acide.
Masse de 1 L de solution commerciale : 1,19 kg ; masse d'acide pur : m=1,19*0,37 = 0,444 kg = 444 g

Quantité de matière d'acide n = m/M=444/36,46 =12,1 mol dans 1L

Facteur de dilution = concentration mère / concentration fille =F= 12,1 / 1 = 12,1

Volume de la pipette jaugée (ou de la burette graduée) = volume de la fiole jaugée / F = 1000/12,1 = 82,8 mL

Dans une fiole jaugée de 1 L contenant de l'eau distilée, verser 82,8 mL de solution commerciale; compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.

Agiter pour rendre homogène.

Question 7 : ( 2 points )

Dessinez les formules semi-développées planes :
- d'un alcool secondaire : R-CHOH-R'

- du 1,4-dibromopentane : BrCH2-CH2-CH2-CHBr-CH3.

- du 1-bromo-4-nitrobenzène

- du N, Ndiméthylformamide( DMF)

 

 

Question 9 : ( 2 points )

  1. Calculer la masse molaire et le pourcentage massique de ces éléments ( composé A) C : 12 ; H : 1 ; Br : 80 g/mol.
  2. Parmi les techniques d'analyse, cochez celles qui peuvent permettre de différencier A et B.
    - Analyse élémentaire ;     1H RMN ; mesure du point de fusion ; mesure du pouvoir rotatoire ; spectrométrie de masse.
C8H5Br ; M= 8*12+5+80 = 181 g/mol

% C : 8*12*100/181 =53,04 % ; % H : 5*100/181 =2,76 % ; % Br : 80 *100/181 =44,2 %

Question 10 : ( 2 points )

1 : substance toxique ; 2 : substance comburante ; 3 : substance corrosive ; 4 : dangereux pour l'environnement ; 5 :substance explosive ; 6 : substance comburante ; 7 : irritant ou nocif.

Partie I : ( 20 points )

  1. Définir le terme "peser environ exactement" 200 mg.
    La masse à peser doit être voisine de 200 mg, et on doit connaître sa valeur avec précision.
  2. Donner la définition du pH
    pH=-log [H3O+] avec [H3O+] exprimé en mol/L.
    - Quel est le pH d'une solution aqueuse d'HCL 0,1 M :     1.
  3. Expliquer la différence entre ces deux isotopes : 136C et 126C
    Le carbone 12 compte     6 neutrons et le carbone 13 compte 7 neutrons.
  4. Donner la formule développée des fonctions suivantes :

     

  5. Vous disposezr d'une solution de départ à 50 10-3 M, vous souhaitez obtenir 100 mL d'une solution à 5 10-3 M. Quelle quantité de solution de départ prélevez-vous ?
    Facteur de dilution F= 10 ; le volume de la pipette jaugée est donc 10 fois plus petit que celui de la fiole jaugée (     10 mL)
  6. Quells sont les éléments de protection individuelle indispensables lors d'expérience au laboratoire de chimie ?
    Blouse, gants et lunettes.
    - Un de vos collègue reçoit dans les yeux une projection de soude. Quelle démarche prioritaire adoptez-vous ?
    - Vous téléphonez au SAMU.
    - Vous lui lavez les yeux avec une solution d'acide diluée.
    - Vous lui     lavez les yeux avec de l'eau.
  7. Donner le domaine spectral du visible. 400 à 800 nm.
  8. Une température de 35°C équivaut à combien en Kelvin ? 273+35 =308 K.
  9. Equilibrer la demi équation d'oxydoréduction faisant intervenir le couple MnO4-/Mn2+.
    MnO4-+ 8H+ + 5e- = Mn2++4H2O
  10. Toutes vos données expérimentales sont à intégrer dans un document sous forme de tableur. Vous souhaitz ainsi présenter vos résultats sous forme de diagramme, quel logiciel pourriez-vous utiliser ? Exel.
  11. Donnez la définition d'un carbone asymétrique
    Carbone tétragonal possédant 4 substituants différents.
    - Qu'appelle t-on composés énantiomères ?
    Molécules images l'une de l'autre dans un miroir.
    - Trouver en justifiant les molécules chirales parmi celles proposées ci-dessous.
    B et C sont chirales ; elles possèdent un atome de carbone asymétrique repéré par     *.

    Représentation des énantiomères :
 


Partie II : ( 20 points )

 

  1. Faire un schéma simplifié d'un appareillage de chromatographie liquide haute performance en indiquant le nom de chaque composant actif et leur rôle respectif.

    La colonne ( tube construit avec un matériau inerte aux produits chimiques) contient la phase stationnaire :
    - phase normale : gel de silice polaire ; on utilise un éluant apolaire ; les produits polaires sont retenus dans la colonne, les produits apolaires sortent en premiers.
    - phase inverse : phase fixe apolaire ; éluant polaire ; les molécules polaires sortent en premier.

    Détecteur UV-visible ; réfractomètre ( mesure de l'indice de réfraction du liquide à la sortie)
  2. Classer les solvants suivants par ordre de polarité décroissante : heptane, eau, éthanol, méthanol, isopropanol.
    eau, méthanol, éthanol, isopropanol, heptane.
  3. Citer trois types de phase stationnaire utilisées en chromatographie liquide haute performance.
    - oxyde d'aluminium, les silicates de magnésium, les gels de silice.
  4. En chromatographie liquide haute performance, le volume d'échantillon injecté est de l'ordre de : 20 ml, 5 mL, 10 mL, 20 nL.
  5. Le diamètre des particules de la phase stationnaire qui remplissent une colonne en chromatographie liquide haute performance est de l'ordre de :
    5 mm, 5 mm, 0,5 m m, 500 m m.
 

 

On se propose de séparer par chromatographie liquide haute performance 2 composés A et B.
Conditions opératoires : phase stationnaire polaire ; débit de la phase mobile : 1,7 mL/min ; détection à une longueur d'onde de 260 nm pour les deux composés.

Données : temps de rétention : composé A 2,24 min ; composé B 5,17 min.

  1. Quel est dans ces conditions le composé le plus polaire ? Le composé le plus polaire B, sort le dernier car la phase stationnaire est polaire.
    - La phase mobile est-elle polaire ou non polaire ?     non polaire.
    - Quel est le type de détecteur utilisé et dans quel domaine de longueur d'onde travaille t-on ?     Détecteur UV. ( mesure de l'absorbance)
    - Rappeler l'équation de Beer Lambert en précisant les unités utilisées.
    La loi de Berr-Lambert exprime la variation de l'intensité lumineuse en fonction de la distance parcourue dans un milieu transparent.
Lorsqu'une lumière monochromatique d'intensité I0 traverse un milieu homogène, l'intensité de la lumière émergente I décroît exponentiellement lorsque l'épaisseur l du milieu absorbant augmente.

I = I0 . e (- al)

a est une constante appelée coefficient d'absorption, caractéristique du milieu et de la longueur d'onde considérés.

Dans le cas des solutions, la loi de Beer fait intervenir les concentrations.

I = I0 . e (- elc)

où e est un coefficient caractéristique de la substance appelé coefficient d'absorbance (L mol-1 cm-1), l est l'épaisseur de la cuve (cm) et c la concentration de la solution (mol/L).

Cette loi est vérifiée lorsque la solution est de concentration inférieure à : c < 0,1 mol.L-1.

La relation fondamentale utilisée en spectrophotométrie est présentée sous la forme :

A= log (I0/I) = elc ( A est l'absorbance ou densité optique)

e est une caractéristique de la molécule. Plus e sera grand, plus la solution absorbe.

  1. - Comment varient les temps de rétention des composés A et B si le débit de la phase mobile est fixé à 1 mL/min
    Les temps de rétention augmentent si le débit diminue.
 

Avantages et inconvénients d'un réfractomètre :
Avantages :
- détecteur universel ( il n'est utilisable si la substance à analyser possède un indice de réfraction identique à celui de la phase mobile.

- facteur de réponse identique pour produits de la même classe.

Inconvénients :

- manque de sensibilité

- très sensible à la température qui doit être contrôlée et à la variation de débit.

 
 

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