L'aspirine, de la synthèse au contrôle de qualité

Cet exercice de 4 points du Bac S Antilles-Guyane 2004, à traiter en une cinquantaine de minutes, accompagne des élèves qui veulent fabriquer des comprimés d'aspirine équivalents à ceux du commerce. Il enchaîne trois étapes de travail au laboratoire : la synthèse de l'acide acétylsalicylique, la vérification de sa pureté par chromatographie, puis le dosage conductimétrique d'un comprimé.

Partie 1 : la synthèse

Le groupe hydroxyle de l'acide salicylique réagit avec l'anhydride éthanoïque : il se forme un ester, l'aspirine, et de l'acide éthanoïque, soit en formules brutes C₇H₆O₃ + C₄H₆O₃ → C₉H₈O₄ + C₂H₄O₂. Avec un anhydride, la réaction est totale ; elle est lente à température ambiante, d'où le chauffage et l'ajout d'acide sulfurique, qui joue le rôle de catalyseur : il accélère la réaction sans modifier l'état final. Les quantités initiales valent n₁ = 7,25 × 10⁻² mol d'acide salicylique et n₂ = 1,59 × 10⁻¹ mol d'anhydride, calculée à partir de la masse volumique. Les nombres stœchiométriques valant tous 1, l'acide salicylique est le réactif limitant : la masse maximale d'aspirine est de 13,0 g, et le rendement de la synthèse, pour 9,80 g obtenus, est d'environ 75 %.

Partie 2 : la chromatographie

Le rapport frontal se mesure sur le chromatogramme du sujet : distance parcourue par la tache, divisée par celle du front de l'éluant, les deux depuis la ligne de dépôt. Le corrigé trouve R_f ≈ 0,68 ; la valeur exacte dépend de l'échelle d'impression, mais la méthode doit être explicitée. Le dépôt de l'aspirine synthétisée ne donne qu'une seule tache, à la même hauteur que celle de l'aspirine pure, et aucune tache ne correspond à l'acide salicylique : le produit est pur à la précision de la chromatographie.

Partie 3 : le titrage conductimétrique

L'acide noté HA réagit avec les ions hydroxyde : HA + HO⁻ → A⁻ + H₂O. Sur l'annexe 4, les points se répartissent sur deux portions quasi rectilignes de pentes différentes. On trace une droite moyenne pour chacune ; leur intersection donne V_BE ≈ 7,0 mL. Avant l'équivalence, chaque ion HO⁻ versé est consommé et remplacé par un ion A⁻ accompagné d'un ion Na⁺ : la conductance augmente peu. Après, les ions HO⁻, très conducteurs, s'accumulent. À l'équivalence, C_A V_A = C_B V_BE, d'où C_A = 7,0 × 10⁻³ mol/L. Le comprimé ayant été dissous dans 250 mL, la masse d'aspirine vaut environ 0,32 g, conforme à la masse introduite.

Pièges et conseils

Pour un liquide, passez par la masse volumique avant de diviser par la masse molaire. Ne reliez pas les points du titrage un à un : l'équivalence se lit à l'intersection de deux droites tracées à la règle. En 3.4, utilisez le volume total de 250 mL et non le volume prélevé de 100 mL.