Une lotion capillaire analysée au laboratoire
Le troisième exercice du Bac S 2016 Liban, noté sur 5 points, part d'un produit du quotidien : une lotion capillaire composée de deux phases, l'une hydroalcoolique, l'autre huileuse à base de pétrole léger. L'élève doit expliquer la composition du mélange, proposer des protocoles expérimentaux puis contrôler une indication de l'étiquette par un titrage conductimétrique. C'est un exercice de chimie expérimentale très formateur, qui récompense la rigueur dans la rédaction des protocoles. Comptez environ 50 minutes.
Les passages clés, question par question
Les deux phases de la lotion (1.1 à 1.4)
La grande miscibilité de l'eau et de l'éthanol s'explique par les liaisons hydrogène : les liaisons O–H sont polarisées dans les deux molécules, ce que l'on justifie à partir des électronégativités données. Le tableau des solubilités permet ensuite de répartir les ingrédients : alcool et chlorure de sodium dans la phase hydroalcoolique ; chlorophylle, camphre et huiles essentielles dans la phase huileuse. La chlorophylle colore cette phase en vert, ce qui permet de la repérer sur la photographie : elle surnage, elle est donc moins dense. Enfin, on sépare les phases dans une ampoule à décanter et l'on mesure chaque volume dans une éprouvette adaptée, pour retrouver 21 mL et 279 mL, soit 7 % et 93 % du flacon de 300 mL.
Le camphre et la chromatographie (2.1 et 2.2)
Le camphre possède un groupe carbonyle dont le carbone est lié à deux autres atomes de carbone : c'est une cétone. La question 2.2 demande un protocole complet de chromatographie sur couche mince, avec le matériel, les produits et les règles de sécurité liées aux pictogrammes. Le résultat attendu : le dépôt de phase huileuse présente une tache à la même hauteur que celle du camphre de référence, révélée au diiode.
Le titrage des ions chlorure (3.1 à 3.5)
La prise d'essai de 10,0 mL se prélève à la pipette jaugée. L'ajout d'environ 200 mL d'eau permet d'immerger la cellule du conductimètre et rend la dilution négligeable. Le changement de pente s'interprète avec les conductivités molaires ioniques : avant l'équivalence, les ions chlorure sont remplacés par des ions nitrate, moins conducteurs ; après, les ions argent et nitrate s'accumulent. La lecture graphique donne Veq ≈ 7,8 mL, d'où une concentration en ions chlorure de 1,56 × 10-2 mol/L et un pourcentage massique d'environ 0,094 %, qui s'arrondit au 0,1 % de l'étiquette.
Les pièges à éviter
Se contenter de dire que les molécules sont polaires sans parler de liaison hydrogène, affirmer que l'huile est moins dense sans s'appuyer sur la photographie, oublier le dépôt de référence en CCM ou tracer la ligne de dépôt au stylo, confondre cétone et aldéhyde, ou diviser par le volume total au lieu des 10,0 mL titrés : autant d'erreurs que le corrigé détaille.
Conseils pour réussir
Dans un protocole, nommez chaque pièce de verrerie avec sa contenance et choisissez-la adaptée au volume mesuré. Pour un titrage conductimétrique, listez pour chaque portion de courbe les ions qui apparaissent, disparaissent ou restent. Le corrigé signale aussi que la courbe du sujet ne s'accorde pas parfaitement avec les données : le raisonnement et la lecture de l'équivalence restent néanmoins valables.