De l'écorce de saule au comprimé d'aspirine

L'exercice 2 du bac S Nouvelle-Calédonie 2007, noté sur 4 points (environ 52 min conseillées), raconte l'histoire de l'aspirine, depuis la salicine extraite de l'écorce de saule jusqu'à la synthèse de l'acide acétylsalicylique au laboratoire. Il mêle un raisonnement d'ordre de grandeur, une étude complète de synthèse organique et un peu de chimie acide-base. La calculatrice est interdite, mais l'énoncé fournit des aides aux calculs.

Partie 1 : pourquoi synthétiser l'aspirine

Avec 40 000 tonnes consommées par an et 2,6 kg d'aspirine par saule, il faudrait abattre environ 1,5 × 10⁷ saules, soit une surface de 3,0 × 10⁴ ha : près de trois fois la superficie de Paris chaque année. La conclusion s'impose : la synthèse est nécessaire. Le piège est de diviser 40 000 tonnes par 2,6 kg sans convertir les tonnes en kilogrammes.

Partie 2 : la synthèse au laboratoire

Sur la molécule d'acide acétylsalicylique, on nomme le groupe carboxyle en haut et le groupe ester en bas. On remet ensuite les étapes du protocole dans l'ordre D, B, A, E, C : introduction des réactifs et de l'acide sulfurique, chauffage à reflux, ajout d'eau froide pour faire apparaître les cristaux, filtration sur Büchner puis recristallisation.

L'acide éthanoïque pourrait remplacer l'anhydride éthanoïque, mais l'estérification par un acide carboxylique est lente et limitée. Avec l'anhydride, la transformation est rapide et totale. L'acide sulfurique, ajouté en très petite quantité, joue le rôle de catalyseur : il accélère la transformation sans modifier l'état final, ce qu'il faut écrire sans parler de rendement amélioré. Le montage à reflux comprend la sortie et l'arrivée d'eau, le réfrigérant à boules, le ballon, le chauffe-ballon et le support élévateur ; il permet de chauffer sans perte de matière.

Le calcul des quantités initiales donne n₁ = 0,036 mol d'acide salicylique et, après conversion de la masse volumique en g·mL^-1, m₂ = 10,8 g puis n₂ = 0,11 mol d'anhydride. Comme les réactifs réagissent mole à mole, l'anhydride est en excès et l'acide salicylique est limitant : x_max = 0,036 mol. Avec 6,0 g d'aspirine obtenue, x_f = 0,033 mol et le rendement vaut 0,92, soit 92 %.

Partie 3 : le comprimé en solution

L'acide acétylsalicylique AH cède un ion H⁺ à l'eau : AH + H₂O = A⁻ + H₃O⁺. Pour 500 mg dissous dans 200 mL, on trouve c_S = 1,4 × 10^-2 mol·L^-1. Le corrigé signale au passage que la seconde aide au calcul de l'énoncé est numériquement fausse et ne sert pas. Enfin, le diagramme de prédominance place la frontière à pK_a = 3,5 : dans l'estomac, à pH 2, c'est la forme AH qui prédomine et qui est assimilée.

Conseils pour réussir

Repérez les conversions d'unités cachées dans les données, justifiez le réactif limitant en comparant les quantités et citez toujours le pH et le pK_a pour conclure sur une forme prédominante. Le corrigé reprend chaque question pas à pas.