Solubilite hydroxyde de magensium - chimphys chimie physique

CHIMIE : Préparation d'une solution permettant de lutter contre les
brûlures d'estomac ( / 20) La paroi de la partie active de l'estomac sécrète entre autres de l'acide
chlorhydrique.
Celui-ci sert à dénaturer les protéines, à activer les enzymes digestives
et à tuer des bactéries. Cette sécrétion possède un accélérateur: C'est un
enzyme (grande molécule) appelé gastrine qui est sécrété.
Une production excessive de gastrine fait augmenter l'acidité de l'estomac
ce qui est souvent à l'origine de gastites ou d'ulcères.
Des médicaments appelés anti-acides par exemple à base d'hydroxyde de
magnésium neutralisent l'acide chlorhydrique excessif: C'est le cas de la poudre (solide) vendue dans les officines
pharmaceutiques dans le commerce sous le nom : «Magnesia».
Sur l'étiquette d'un sachet individuel apparaissent les renseignements
suivants :
Composition : Magesii hydroxidum 2,03 g, Saccharosum 0,76 g
Aromatica , Excip ad pulv. pr 4,50g
On trouve dans la littérature scientifique les renseignements suivants :
Les 2 premières espèces chimiques (solide à 20°C et blanc tous les deux)
portent des noms différents : hydroxyde de magnésium de formule brute
Mg(HO)2 et saccharose de formule brute C12H22O11
La solubilité dans l'eau de l'hydroxyde de magnésium de formule est :
de 8,7 mg.L-1 à 20 °C. Questions : 1) Rappeler la définition de la (limite de) solubilité. (2) A 20 °C, on désire réaliser 2,00 L d'une solution saturée d'hydroxyde de
magnésium en utilisant le moins de solide possible.
2) Décrire le mode opératoire et détailler les calculs nécessaires pour
réaliser cette solution. (5)
Vous disposez pour cela :
- de pipettes jaugées de 10,20 ,25 ,50 mL
- d'une balance précise à 0,001 g (millième de gramme)
- de béchers de 50, 100 mL, 250mL
- de fioles jaugées de 250 mL, 500 mL, 1,00 L et 2,00 L
- de spatules, de coupelles en plastique, d'un entonnoir
- d'un flacon contenant de l'hydroxyde de magnésium pur anhydre
- d'eau distillée (pissettes).
3) Déterminer les concentrations massique et molaire en hydroxyde de
magnésium dans la solution ainsi réalisée.(2)
4) Réaliser un tableau d'avancement afin de répondre aux questions
suivantes :
a ) Ecrire l'équation de la dissolution de l'hydroxyde de magnésium dans
l'eau. (1)
b ) Déterminer les valeurs des quantités de matière et des concentrations
molaires pour les ions magnésium (II) et
hydroxyde après dissolution dans le cas de la solution précédemment
réalisée. (3)
5) Pourquoi est il impossible avec le matériel précédent d'obtenir
directement 250 mL d'une solution saturée d'hydroxyde de magnésium en
utilisant le moins de solide possible ? (1) A 20 °C, on désire réaliser, d'une autre manière, sans utiliser de balance,
250 mL d'une solution limpide (sans solide) saturée en hydroxyde de
magnésium. Vous disposez seulement pour cela :
de béchers de 500 mL, d'une spatule, d'un flacon contenant de l'hydroxyde
de magnésium pur anhydre, d'eau
distillée, d'un agitateur en verre, d'un entonnoir, de papier filtre d'une
fiole jaugée de 250 mL.
6) Décrire le mode opératoire pour réaliser cette solution à partir du
matériel précédent. (2) 7) Le « lait de magnésie » qui est aussi vendu dans les officines
pharmaceutiques comme anti-acide est une
suspension aqueuse d'hydroxyde de magnésium qui contient environ 80 g/L
de Mg(OH)2 .
a) Pourquoi ici utilise-t-on le terme de suspension ? (0,5)
b) Vérifier qu'un cachet de « Magnesia » introduit dans un quart de verre
d'eau de 10 cL contient environ 80 g/L
de Mg(OH)2 . (1) 8) L'autre espèce chimique apparaissant sur l'étiquette est le saccharose
de formule brute C12H22O11.
Sa solubilité est d'environ 2000 g/L d'eau à T = 20 °C.
a) La limite de solubilité en saccharose est elle atteinte dans un quart
de verre d'eau de 10 cL ? (1)
b) Quelle est donc la concentration molaire en molécule de saccharose
dissoute dans le verre d'eau ? (1,5)
CHIMIE : Préparation d'une solution permettant de lutter contre les
brûlures d'estomac ( / 20)
Remarque importante :
Essayer de trouver un titre simple et rapide à chacune de vos réponses, ça
vous aidera à y répondre !!! 1) Définition de la (limite de) solubilité. (2)
Solubilité massique S masse maximale soluble par unité de volume. Toute
masse supplémentaire introduite ne peut se dissoudre et restera à l'état
physique initial de l'espèce chimique (solide ici). Solubilité molaire
quantité de matière maximale soluble par unité de volume soit concentration
maximale de soluté qui peut être dissout dans un solvant.
A 20 °C, on désire réaliser 2,00 L d'une solution saturée d'hydroxyde de
magnésium en utilisant le moins de solide possible.
2) Description du mode opératoire et détail des calculs nécessaires pour
réaliser cette solution. (5)
La solubilité dans l'eau de l'hydroxyde de magnésium de formule est, à 20
°C de 8,7 mg.L-1.
La solubilité dans l'eau de l'hydroxyde de magnésium de formule est, à 20
°C de 8,7 mg.L-1.
On choisit une fiole jaugée de 2000 mL. (0,5) On utilise l'eau comme
solvant
A 25°C l'hydroxyde de magnésium est à l'état solide et il faut prélever à
l'aide d'une spatule une masse m = Cm *V = 8,7*10-3 *2 = 17,47*10-3 g soit
17 mg vue la précision de la balance, soit 2 fois la valeur de la
solubilité puisque 'on désire 2 L de solution (1). Il faut donc peser à
l'aide d'une coupelle cette masse à l'aide de la balance (0,5) (précision
/1000 ème nécessaire), introduire cette masse dans la fiole, rincer la
coupelle à l'eau distillée (0,5) et introduire ces traces dans la fiole.
(0,5) Une fois cette espèces introduite dans la fiole jaugée, on complète
jusqu'au ¾ (0,5) avec de l'eau distillée (0,5), on agite (utilisation d'un
bouchon) afin de bien dissoudre ces espèces et tenir ainsi compte du
possible changement de volume de solution (0,5) , puis on complète jusqu'au
trait de jauge avec l'eau distillée et on agite une dernière fois. (0,5)
3) Détermination des concentrations massique et molaire en hydroxyde de
magnésium dans la solution ainsi réalisée.(2)
La concentration massique correspond à la solubilité massique dans l'eau de
l'hydroxyde de magnésium de formule qui est, à 20 °C de 8,7 mg.L-1. M
(Mg(OH)2) = 24,3 + (2*17) = 58,3 g.mol-1(0,5) , n = m /M = 17*10-3 / 58,3
= 2,9*10-4 mol.
C (Mg(OH)2 ) = n/V = Cm/M = 8,7*10-3 / 58,3 = 1,5*10-4 mol/L à 3 % près
(1,5)
4) Tableau d'avancement afin de répondre aux questions suivantes :
a ) Equation de la dissolution de l'hydroxyde de magnésium dans l'eau.
(1) | | Mg(OH)2 solide ( Mg 2+ aq |
| |+ 2 HO - aq |
|n ( avant |n 0 = 3,0 |0 |0 |
|reaction )|*10-4 | |0 |
| | | | |
|en mol | | | |
|n ( au |n 0 -x |x |2x |
|cours | | | |
|transform)| | | |
|en mol | | | |
|n ( après |n 0 - x ( max |x (max) = n 0 = 3,0 |x (max) = 2n 0 = 6,0 |
|reaction )|) = 0 |*10-4 |*10-4 |
| | | | |
|en mol | | | |
La solution est limpide d'où le réactif a totalement disparu : n 0 -x (
max ) = 0 soit n 0 =x ( max )= 3,0 *10-4 mol (1) n (Mg 2+ aq ) = x ( max ) ; n (HO - aq ) = 2x (
max ) (0,5)
b ) Détermination des valeurs des quantités de matière et des
concentrations molaires pour les ions magnésium (II) et
hydroxyde après dissolution dans le cas de la solution précédemment
réalisée. (3)
[Mg 2+ aq ] = n (Mg 2+ aq ) / V sol =3,0 *10-4/ 2,000 = 1,5*10-4 mol/L
(0,75) et [HO - aq ] = 2 [HO - aq] = 3,0*10-4 mol/L (0,75)
5) Pourquoi est il impossible avec le matériel précédent d'obtenir
directement 250 mL d'une solution saturée d'hydroxyde de magnésium en
utilisant le moins de solide possible ? (1) dans 250 mL la masse à prélever
serait 8 fois plus faible soit à peu près de 17/8 = 2 mg, ce qui est trop
proche de la précision de la balance. L'incertitude serait en effet de ½
=0,50 soit 50%
A 20 °C, on désire réaliser, d'une autre manière, sans utiliser de balance,
250 mL d'une solution limpide (sans solide) saturée en hydroxyde de
magnésium. Vous disposez seulement pour cela :
de béchers de 500 mL, d'une spatule, d'un flacon contenant de l'hydroxyde
de magnésium pur anhydre, d'eau
distillée, d'un agitateur en verre, d'un entonnoir, de papier filtre d'une
fiole jaugée de 250 mL.
6) Description du mode opératoire pour réaliser cette solution à partir du
matériel précédent. (2)
Dans un bécher de 500 mL, on introduit un volume d'eau distillée supérieure
à 250 mL, à l'aide d'une spatule, on prélève
du flacon contenant de l'hydroxyde de magnésium pur anhydre une masse assez
faible de façon qu'on introduit au fur et à
mesure dans le bécher jusqu'à ce qu'à ce que le solide ne puisse plus se
dissoudre(0,5), il faut bien faire attention à agiter
entre 2 ajouts (0,5). On filtre alors à l'aide d'un entonnoir, d'un papier
filtre et d'un autre bécher la solution qui est
saturée.On remplit alors une fiole jaugée de 250 mL avec cette solution.
(0,5)
7) Le « lait de magnésie » qui est aussi vendu dans les officines
pharmaceutiques comme anti-acide est une
suspension aqueuse d'hydroxyde de magnésium qui contient environ 80 g/L
de Mg(OH)2 .
a) Explication du terme de suspension ? (0,5) le terme de suspension est
ici utilisé car la limite de solubilité