EXERCICE I. L'arome de vanille (5 points)

Bac S 2013 Asie
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EXERCICE III. L'ARÔME DE VANILLE (5 points) La vanille est le fruit d'une orchidée grimpante, le vanillier, qui a
besoin d'un climat tropical chaud et humide pour se développer. On la
cultive à Madagascar, à Tahiti, à La Réunion, en Amérique du Sud... Elle est utilisée dans de nombreux domaines comme par exemple la
parfumerie, l'industrie agro-alimentaire, en tant qu'intermédiaire de
synthèse dans l'industrie pharmaceutique. La composition de la gousse de vanille est très riche en arômes dont le
principal est la vanilline. Du fait de son coût d'extraction élevé, on lui
préfère souvent aujourd'hui la vanilline de synthèse ou encore
l'éthylvanilline qui a un pouvoir aromatisant 2 à 4 fois plus grand. 1. À propos de la molécule de vanilline. 1. La molécule de vanilline possède-t-elle un carbone asymétrique ?
Justifier la réponse. 2. La molécule de vanilline possède plusieurs groupes caractéristiques. Après avoir recopié la formule de la molécule sur votre copie, entourer et
nommer deux d'entre eux. 3. Indiquer en justifiant brièvement si les propositions suivantes sont
vraies ou fausses : Proposition a : les molécules de vanilline et d'éthylvanilline sont
isomères. Proposition b : les molécules de vanilline et d'éthylvanilline sont
chirales. 2. Dosage spectrophotométrique de la vanilline contenue dans un extrait de
vanille acheté dans le commerce Principe du dosage
La vanilline contenue dans un échantillon du commerce
(solution aqueuse sucrée) est extraite par du
dichlorométhane. Un traitement basique à l'aide d'une solution aqueuse
d'hydroxyde de sodium (Na+(aq) + HO((aq)) permet ensuite
de faire repasser la vanilline en solution aqueuse sous
forme d'ion phénolate représenté ci-contre. On réalise ensuite un dosage par étalonnage de cet ion par
spectrophotométrie UV-visible afin de déterminer la
concentration en vanilline de l'échantillon du commerce.
Protocole du dosage Etape 1 : Extraction de la vanilline et passage en solution basique - À 1,0 mL d'échantillon de vanille liquide, on ajoute 10 mL d'eau
distillée. - On procède à trois extractions successives en utilisant à chaque fois
20 mL de
dichlorométhane. - À partir de la phase organique, on extrait trois fois la vanilline
avec 50 mL d'une solution
aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration 0,1 mol.L(1. - On rassemble les phases aqueuses. Etape 2 : Préparation de la solution à doser et mesure de son absorbance On introduit les phases aqueuses précédentes dans une fiole jaugée de
250 mL et on complète jusqu'au trait de jauge avec la solution aqueuse
d'hydroxyde de sodium de concentration 0,1 mol.L(1. La mesure de l'absorbance de la solution à doser donne A = 0,88. Etape 3 : Préparation d'une gamme étalon de solutions de vanilline basique
et mesure de leur absorbance À partir d'une solution mère de vanilline, on prépare par dilution dans
une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration 0,1 mol.L(1
des solutions filles et on mesure leur absorbance. Les résultats sont rassemblés dans le tableau ci-dessous : Données :
- Couples acido-basiques de l'eau : H3O+ / H2O et H2O / HO(
Dichlorométhane CH2CI2 : densité d = 1,33 ; non miscible à l'eau.
Vanilline C8H8O3 :
* Solubilité : soluble dans la plupart des solvants organiques, très peu
soluble dans l'eau.
* Masse molaire moléculaire : Mvanilline = 152 g.mol(1. 1. Lors de l'extraction par le dichlorométhane de la vanilline, indiquer
sur le schéma donné sur le document 1 de l'ANNEXE, À RENDRE AVEC LA
COPIE. * le nom de l'instrument de verrerie utilisé. * en justifiant sa position, la phase dans laquelle se trouve la
vanilline en fin d'extraction.
2.2. L'équation de réaction de la vanilline avec les ions hydroxyde de la
solution d'hydroxyde sodium s'écrit : + HO(
+ H2O Dans la théorie de Brönsted, la vanilline est-elle un acide ou une base ?
Expliquer la réponse. 3. Le spectre d'absorption UV-visible de l'ion phénolate est donné ci-
dessous : 1. Cet ion absorbe-t-il dans le domaine du visible ? Justifier la réponse
à l'aide du graphe ci-dessus.
2. On rappelle que la présence de sept liaisons conjuguées ou plus dans
une molécule organique qui ne présente pas de groupe caractéristique
forme le plus souvent une substance colorée. Les solutions basiques de
vanilline sont-elles colorées ? Expliquer pourquoi à l'aide de la
structure de l'ion phénolate. 2.4. 1. Tracer sur papier millimétré donné le document 2 de l'ANNEXE, À RENDRE
AVEC LA COPIE la courbe d'étalonnage A = f(c) (Échelle : 1 cm pour
0,10 en absorbance et
1 cm pour 0,50(10(5 mol.L(1 en concentration). 2.4.2. La loi de Beer-Lambert est vérifiée. À l'aide du graphique
précédent, expliquer pourquoi elle s'énonce sous la forme A = k.c . 2.5. Déterminer en détaillant la méthode utilisée la concentration en
vanilline dans la solution à doser. On précise que la concentration en
vanilline est égale à celle de l'ion phénolate.
2.6. Compte tenu du protocole suivi, en déduire la concentration en g.L(1
de vanilline dans l'échantillon de vanille liquide du commerce.
ANNEXE 2 À RENDRE AVEC LA COPIE Nom de le l'instrument de verrerie :
................................................................ Document 1
[pic]Document 2
-----------------------
|[pic] |[pic] |
|Molécule de vanilline |Molécule |
| |d'éthylvanilline | O O ( O |Solution fille |S1 |S2 |S3 |S4 |S5 |
|Concentration |5,0(10(5 |4,0(10(5 |3,0(10(5 |2,0(10(5 |1,0(10(5 |
|en vanilline | | | | | |
|(mol.L(1) | | | | | |
|Absorbance |1,36 |1,08 |0,81 |0,54 |0,27 |
O O ( O