Un exercice de chimie complet autour de l'aspirine

L'exercice 1 du Bac S Amérique du Nord 2013 est le plus long de l'épreuve : 8,5 points, soit environ 1 h 20 de travail. Il suit l'aspirine pas à pas, depuis sa synthèse à partir de l'acide salicylique et de l'anhydride éthanoïque jusqu'à son comportement dans l'estomac. Quatre parties s'enchaînent : synthèse et suivi par chromatographie, analyse spectroscopique, dosage du contenu d'un sachet, puis chimie acido-basique de la catalgine. C'est un excellent entraînement de révision, car il mobilise des savoir-faire très variés.

Partie 1 : synthèse et chromatographie

Réactif limitant et masse attendue

On calcule n₁ = m₁/M₁ = 7,25 × 10^-2 mol pour l'acide salicylique. Pour l'anhydride éthanoïque, liquide, il faut passer par la masse volumique : n₂ = μV₂/M₂ = 0,149 mol. Le piège est l'unité de μ, donnée en kg·L^-1 : il faut l'écrire 1,082 × 10³ g·L^-1 et convertir le volume en litres. Les réactifs réagissant mole à mole, l'anhydride est en excès et la masse maximale d'aspirine vaut 13,0 g.

Protocole de CCM

La question ouverte demande un protocole rédigé : ligne de dépôt au crayon, deux témoins (acide salicylique et aspirine du commerce), les cinq prélèvements, éluant sous la ligne de dépôt, révélation sous UV ou au permanganate. Oublier les témoins rend le chromatogramme inexploitable. Dans l'état final, la tache de l'acide salicylique, réactif limitant, doit avoir disparu.

Partie 2 : spectroscopie

La molécule d'aspirine porte un groupe ester et un groupe carboxyle. Attention à ne pas découper le groupe carboxyle en « carbonyle » et « hydroxyle ». La règle des (n+1)-uplets explique le singulet du CH₃ (aucun proton voisin) et le doublet de l'hydrogène du carbone b (un seul voisin). La RMN relève de l'ancien programme. En IR, la bande large entre 2500 et 3200 cm^-1 de la liaison O–H de l'acide carboxylique permet de reconnaître l'acide éthanoïque face à son isomère, le méthanoate de méthyle : la bande C=O, présente dans les deux spectres, ne permet pas de trancher.

Partie 3 : titrage et incertitudes

Après l'équation HA + HO^- → A^- + H₂O, la relation à l'équivalence donne la quantité d'aspirine dans la prise d'essai. Le piège majeur est le facteur de dilution : le sachet est dissous dans 500,0 mL et seuls 100,0 mL sont dosés, d'où m_exp = 5c_BV_EM = 96,3 mg. L'incertitude relative, obtenue avec la racine carrée de la somme des carrés, vaut 2,2 %, ce qui conduit à m_exp = (96 ± 3) mg. La valeur de 100 mg annoncée sur le sachet sort de cet intervalle : il faut le dire clairement puis proposer une cause plausible, comme une perte de poudre au transfert.

Partie 4 : aspirine et catalgine dans l'estomac

Avec un pH voisin de 2, inférieur au pKa de 3,5, la forme acide HA prédomine dans l'estomac. L'ion acétylsalicylate s'obtient en remplaçant –COOH par –COO^-, sans oublier la charge. La catalgine, solide ionique, se dissout dans l'eau, solvant polaire ; dans l'estomac, les ions oxonium la transforment en aspirine qui précipite.

Conseils pour réussir

Soigne les conversions d'unités, garde trois chiffres significatifs et justifie chaque conclusion par une comparaison explicite. Le corrigé détaillé reprend chaque question avec les calculs, les pièges et les méthodes à retenir.