Annales gratuites Bac ST2S : Le bain d'Eric

Le bain d'Eric (6 points)

Eric décide, pour sa toilette quotidienne, de prendre un bain. Il remplit sa baignoire et s'y plonge avec délectation.

A. Le lavage
Pour se laver, il utilise m = 4,0 g d'une savonnette constituée uniquement d'oléate de sodium.

1. L'oléate de sodium de formule C₁₇H₃₃—COO^— + Na⁺ est dérivé d'un acide gras : l'acide oléique de formule C₁₇H₃₃—COOH.
1.1. Entourer sur la formule semi développée de l'acide oléique le groupe caractéristique acide carboxylique.
1.2. Cet acide est-il saturé ? Justifier la réponse.

2. Les propriétés détergentes de ce savon proviennent de l'ion oléate C₁₇H₃₃—COO^—. Recopier la formule de l'ion oléate et repérer clairement sa partie hydrophile et sa partie hydrophobe.

B. Le rinçage
Eric se rince : sur les 4,0 g de savon utilisés, m₁ = 3,0 g d'oléate de sodium se retrouvent dissous dans l'eau du bain.

1. Les ions carboxylate peuvent se représenter ainsi :

Le disque noir représente la partie hydrophile et le segment la partie hydrophobe. Certains de ces ions se retrouvent à la surface de l'eau. Parmi les schémas ci-dessous, choisir le schéma correct en justifiant brièvement la réponse.

2. Calculer la quantité de matière n₁ d'oléate de sodium dissous dans l'eau. La masse molaire de l'oléate de sodium est M = 304 g.mol^-1.

C. Evacuation de l'eau savonneuse
Eric sort du bain, se sèche et enlève le bouchon de la baignoire pour la vider. Mais l'écoulement de l'eau se fait très lentement car les canalisations sont encombrées de graisses, cheveux... Eric utilise alors un "produit déboucheur" contenant de l'hydroxyde de sodium ou soude.

L'hydroxyde de sodium transforme les graisses en savons qui se dissolvent alors dans l'eau.

1. Quel nom porte cette réaction ? Est-elle totale ?
2. Un corps gras, tel que la butyrine, réagit avec l'hydroxyde de sodium selon la réaction suivante :

2.1. Ecrire la formule du butyrate de sodium.
2.2. Quel est le nom de l'autre produit formé encadré dans l'équation de la réaction ?

I - LES RESULTATS

A.
1.1. C₁₇ H₃₃ — COOH

1.2. Acide insaturé

2.

B.
1. Schéma n°1.
2. n₁ = 9,9.10^-3 mol

C.
1.
● Saponification
● Réaction totale

2.1. C₃H₇ COO^- + Na⁺

2.2. glycérol (1, 2, 3 - propanetriol)

II - LES RESULTATS COMMENTES ET DETAILLES

A. Le lavage

1.1. L'acide oléique :

1.2. Cet acide est insaturé car le groupe (C₁₇ H₃₃) n'est pas de la forme C_n H_{2n + 1} (qui correspondrait à (C₁₇ H₃₅).

          Le nombre d'atomes d'hydrogène étant égal a 33, la molécule contient une double liaison : d'où le terme d'acide "insaturé".

2. L'ion oléate :

B. Le rinçage

Le schéma correct est le n°1 : les parties hydrophiles des ions carboxylate (noirs) sont, bien sûr, dans l'eau, tandis que les parties hydrophobes (segments) sont hors de l'eau (dans l'air).

2.
Quantité de matière d'oléate de sodium dissous dans l'eau :

Soit : n₁ = 9,9.10^-3 mol
          La masse m₁ étant donnée avec 2 chiffres significatifs, n₁ aussi.

C. Evacuation de l'eau savonneuse.

1. La transformation de graisses en savon est une réaction de saponification. C'est une réaction totale.

2.1. Formule du butyrate de sodium en solution :
C₃ H₇ — COO^- + Na⁺
          Après relargage, on obtiendra C₃ H₇ COO Na.

2.2 L'autre produit formé est le glycérol (ou 1, 2, 3 - propanetriol)

III - LES OUTILS : SAVOIRS ET SAVOIR-FAIRE

Les savons.
● Savoir que le glycérol est un trialcool.
● Savoir discerner la formule d'un acide gras saturé de celle d'un acide gras insaturé.
● Reconnaître le groupe fonctionnel ester dans la formule d'un composé organique.
● Savoir reconnaître les pôles hydrophile et hydrophobe d'un savon.
● Connaître la formule de l'ion carboxylate.
● Savoir que la réaction de saponification d'un ester est totale.
● Savoir calculer une quantité de matière.

IV - LES DELIMITATIONS DE L'EXERCICE

L'exercice est posé de façon plaisante et construit selon le rituel du bain :
● Questions relatives à l'origine du pouvoir détergent pour la partie "A - lavage".
● Questions concernant le caractère tensioactif des ions carboxylate pour la partie "B ‑ rinçage".
● Questions sur la saponification posées, de façon originale, sur la partie "C - évacuation de l'eau savonneuse" avec un "produit déboucheur".