La chimie au service de la protection des plantes

Noté sur 10 points et prévu pour environ 1 h 40, ce deuxième exercice du bac S 2014 de Nouvelle-Calédonie pèse la moitié de la note. Il s'organise en deux parties indépendantes. La première compare plusieurs façons de lutter contre les insectes : un insecticide de synthèse, l'acide benzylique, et des pièges à phéromones. Elle fait appel à la chimie organique et à la stéréoisomérie. La seconde porte sur le traitement de la chlorose par une solution riche en ions fer (II), dont on détermine la teneur par un titrage.

Questions 1.1 à 1.3 : l'acide benzylique et son mécanisme de synthèse

On repère d'abord deux groupes caractéristiques : le groupe hydroxyle, lié à un carbone tétraédrique (fonction alcool), et le groupe carboxyle (fonction acide carboxylique). Le piège consiste à découper le carboxyle en un C=O et un OH séparés. Il faut ensuite compléter l'étape (a) du mécanisme par deux flèches courbes : la première part d'un doublet non liant de l'oxygène de HO^- et pointe vers le carbone δ+ de la liaison C=O, polarisée car l'oxygène est plus électronégatif ; la seconde va de la double liaison vers l'oxygène. Une flèche courbe part toujours d'un doublet, jamais d'un atome accepteur. Dans l'étape (b), le carboxylate capte un ion H⁺ : le réactif A est l'ion oxonium H₃O⁺ et il s'agit d'une réaction acide-base.

Questions 1.4 et 1.5 : les stéréoisomères de la phéromone

Le carbone n° 9, lié à quatre groupes différents, est asymétrique : la molécule est chirale et possède des énantiomères. La double liaison C=C, dont chaque carbone porte deux groupes différents, donne une isomérie Z/E, donc des diastéréoisomères. L'argument doit nommer les quatre groupes et vérifier les substituants de la double liaison. Ces notions relèvent du programme de 2014. Un seul énantiomère est efficace car le site récepteur de l'insecte a une géométrie déterminée : seule la forme complémentaire s'y ajuste.

Question 1.6 : choisir un mode de protection

Question de synthèse : on relève dans les documents les critères (efficacité, toxicité, persistance, quantité utilisée, coût), on les applique à chaque solution, puis on conclut. Le piège à phéromones, sélectif et utilisé à très faible dose, paraît le mieux adapté, malgré un coût plus élevé.

Questions 2.1 à 2.3 : le titrage des ions fer (II)

La solution anti-chlorose apporte le fer nécessaire à la synthèse de la chlorophylle. Le titrage par le permanganate se repère sans indicateur : les ions MnO₄^-, seuls colorés, sont consommés tant qu'il reste des ions Fe²⁺, et la teinte violette persiste à la première goutte en excès. Pour le calcul, la relation à l'équivalence s'écrit c'V₁ = 5c₂V_E, d'où c' = 1,2 × 10^-2 mol·L^-1. La solution ayant été diluée 30 fois, c = 0,36 mol·L^-1, puis la teneur en fer vaut 20 g·L^-1 : il s'agit du « Fer Soni H39F ». Oublier le coefficient 5 ou le facteur de dilution conduit à une valeur absente du tableau.

Question 2.4 : les erreurs de manipulation

Une solution titrante diluée par mégarde augmente V_E ; un prélèvement trop faible le diminue. Comme le calcul utilise les valeurs prévues du protocole, une concentration trop élevée ne peut venir que d'un V_E trop grand : la solution de permanganate a été diluée.

Conseils

Dans une question de mécanisme, comparez réactifs et produits pour compter les liaisons formées et rompues. Dans un titrage, écrivez la démarche avant les calculs et gardez les valeurs non arrondies jusqu'au résultat final, donné avec deux chiffres significatifs.