Sujet et corrigé chimie bac S 2018 - Arôme, édulcorant et colorant

Notre professeur de soutien scolaire en ligne vous propose un corrigé du sujet de bac 2018 Amérique du Sud sur la composition d'un chewing gum.

Sujet de bac chimie sur le chewing gum

Arôme, édulcorant (aspartame) et colorant... Le sujet porte sur l'étude du chewing-gum à la fraise.

Corrigé de ce sujet de bac 2018

1. Arôme de fraises

1.1 La formule représentée pour l’espèce A est une formule semi-développée. Elle a pour formule brute C₆H₁₂O₂ et pour formule topologique :

1.2 L’espèce A est un ester ; son nom est le 2-méthylpropanoate d’éthyle.

1.3 La molécule ne contient pas de double liaison C=C ni de carbone asymétrique C*, elle ne possède donc pas de stéréoisomères de configuration.

1.4 L’équation bilan avec les formules brutes est la suivante :

C₄H₈O₂ + C₂H₆O à C₆H₁₂O₂ + X

La conservation des éléments chimiques montre que l’espèce chimique X ne peut être que l’eau H₂O

1.5 L’acide 2-méthylpropanoïque est un produit nocif, l’acide sulfurique un produit corrosif ; il faut porter des gants, une blouse et des lunettes de protection lors de l’utilisation de ces produits.

Il faut également effectuer cette synthèse loin de toute flamme car l’éthanol est un produit inflammable.

1.6 Une catalyse est dite homogène lorsque les réactifs et les produits sont dans une même phase.

1.7 

1 mol d’acide 2-méthylpropanoïque réagit avec 1 mol d’éthanol.

On introduit initialement 0,2 mol d’acide 2-méthylpropanoïque, il faut donc ajouter 0,2 mol d’éthanol afin que la réaction ait lieu dans des proportions stœchiométriques.

m = n x M et m = ρ x V d’où V = n x M / ρ = 0,2 x 46 / 0,79 = 11,65 mL = 12 mL.

Il faut donc ajouter un volume de 12 mL d’éthanol.

1.8

On observe 4 groupes de protons équivalents et 4 signaux sur le spectre.

Les 6 H du groupe bleu ont 1 seul H sur le carbone voisin, le signal comporte donc 2 pics (un doublet)

L’ H du groupe rouge a 6 H sur le carbone voisin, le signal comporte donc 7 pics (un heptuplet)

Les 2 H du groupe vert ont 3 H sur le carbone voisin, le signal comporte donc 4 pics (un quadruplet)

Les 3 H du groupe noir ont 2 H sur le carbone voisin, le signal comporte donc 3 pics (un triplet)

Le spectre correspond bien au produit synthétisé.

2 Edulcorants

2.1 Le pH dans l’estomac est proche de 2, l’aspartame se trouve la forme acide suivante :

2.2

Couples intervenant dans le bilan : H₃O⁺ / H₂O et CO₂,H₂O / HCO₃^–

H₃O⁺ + HCO₃^– à H₂O + CO₂,H₂O.

L’effervescence est due à la production de dioxyde de carbone.

2.3 L’aspartame s’est décomposé en 2 produits comme il y a 2 tâches sur le chromatogramme. Les produits formés sont l’acide aspartique et la phenylalanine car les tâches sont à la même hauteur.

3. Le colorant E120 : rouge de cochenille

3.1 dilution

C_mère x V_mère = C_fille x V_fille

C x V = C₆ x V₆  d’où            V = C₆ x V₆ / C = 6,7.10^-5 x 50 / (6,7.10^-4) = 5 mL

3.2

L’absorbance est proportionnelle à la concentration :

Loi de Beer Lambert :  A = k C

Par ajustement affine à l’aide de la calculatrice, on trouve que k = 8 821 L.mol^-1

L’absorbance de la solution S étant de 0,213, on en déduit que la concentration de la solution S est C = A/k = 0,213 / 8 821 = 2,4.10^-5 mol.L^-1

Le chewing-gum est dissous dans un volume V = 50 mL

n = C x V et n = m /M

d’où m = C x M x V = 2,4.10^-5 x 492 x 50.10^-3 = 5,9.10^-4 g = 0,59 mg

Une boîte de 17 chewing-gums contient donc 17 x 0,59 = 10 mg d’acide carminique.

15 000 insectes sont nécessaires pour obtenir 15 g d’acide carminique

 Z insectes sont nécessaires pour obtenir 10.10^-3 g d’acide carminique.

Z = 15 000 x 10.10^-3 / 15 = 10 insectes.