Exercice 1: Test d'alcoolémie

Exercice 1: Test d'alcoolémie Il existe plusieurs moyens de contrôler le taux d'a lcool présent dans le
sang d'un individu ou alcoolémie : Soit par dosage de l'éthanol à partir d'un échantillon sanguin, 0. Soit par une estimation à partir de la quantité d'éthanol présente
dans l'air expiré. Ce dernier dosage peut être effectué par les
éthylotests ou des éthylomètres. . Éthylotests de catégories A Ils sont constitués d'un tube rempli d'un solide imprégné d'une solution
acidifiée de dichromate de potassium,
2 K+(aq) + Cr2O72-(aq). Au contact de l'éthanol, les ions dichromate jaune-
orangé, Cr2O72-(aq), oxydent l'éthanol CH3CH2OH en acide éthanoïque CH3COOH
avec formation d'ions, Cr3+(aq) vert. Si l'air expiré contient de l'éthanol, un changement de couleur s'opère sur
une longueur grossièrement proportionnelle à la concentration en alcool de
l'air expiré ; la précision est de l'ordre de 20 %. . Éthylotests de catégorie B Dans ces appareils, grâce à un catalyseur, l'éthanol est oxydé en acide
éthanoïque ; cette réaction met en jeu des électrons dont la circulation
génère un courant d'intensité proportionnelle à la concentration d'alcool.
Cet appareil à mesure directe à une précision de l'ordre de 5%. Ces deux types d'appareils donnent des réponses positives avec d'autres
alcools, l'éthanoate d'éthyle et l'éthanal généralement présents dans les
vins ou les spiritueux. Éthylomètres à infrarouge . Ces appareils font appel à la propriété qu'ont les alcools
d'absorber dans l'infrarouge. Les premiers appareils utilisés
réalisaient deux mesures, l'une pour ?1 = 3,39 µm, l'autre pour
?2 = 3,48 µm. La présence d'hydrocarbures dans l'air expiré, chez les fumeurs en
particulier, a conduit les fabricants à développer des appareils effectuant
des mesures pour ?3 = 9,46 µm. Les éthylomètres à infrarouge, appareils à lecture directe sont de plus en
plus utilisés, leur précision est de l'ordre de 2%. D'après Annales de Biologie clinique, 2003, vol. 61, n° 3, p. 269-279.
1 Principe de fonctionnement des éthylotests A ou du dosage par prélèvement
sanguin Lors de l'utilisation de ces éthylotests on observe des variations de
couleurs. Une réaction d'oxydoréduction est mise en ?uvre. Le spectre d'une solution de dichromate de potassium présente un maximum
pour ?= 450 nm, Le spectre d'une solution de chlorure de chrome III présente deux maxima,
l'un pour ½= 470 nm, l'autre pour ?= 660 nm. (Voir les spectres en annexe
1) Les couleurs des espèces chimiques en présence sont: |Espèce chimique|CH3CH2OH |Cr2O72-(aq|Cr3+(a|CH3COOH |
| | |) |q) | |
|Couleur des |incolore |jaune-oran|vert |incolore |
|espèces | |gé | | |
2 Les couples oxydant/réducteur mis en jeu étant : Cr2O72-
(aq)/Cr3+(aq) et CH3COOH/CH3CH2OH. Ecrire les demi-équations
d'oxydoréduction associées à chaque couple 0. Lors du test, où l'éthanol est oxydé par l'ion dichromate, la
transformation chimique réalisée répond à l'équation :
3 CH3CH2OH + 2 Cr2O72-(aq) + 16 H+(aq) (( 3 CH3COOH + 4 Cr3+(aq) +
11 H2O 3 Donner les couleurs perçues dans les éthylotests de catégorie A : 0. Avant usage,
0. Après usage si le test est négatif,
0. Après usage si le test est positif 2 Suivi par spectrophotométrie On désire suivre la présence des ions dichromate Cr2O72- (aq). On réalise
les réglages préalables de l'appareil: On sélectionne la longueur d'onde ? = 460 nm ; On réalise « le blanc » avec une solution aqueuse contenant l'ion chrome
III Cr3+(aq). Les ions dichromate et chrome n'absorbent pas dans le même
domaine de longueur d'onde. À la date t = 0, on mélange 2,0 mL de sang prélevé au bras d'un conducteur
avec 10,0 mL d'une solution aqueuse acidifiée de dichromate de potassium (2
K+(aq) + Cr2O72-(aq)) de concentration molaire
C = [Cr2O72-] = 2,0 ( 10-2 mol.L-1 Le volume total du mélange réactionnel est V = 12,0 mL. On agite et on
place rapidement un prélèvement du mélange réactionnel dans une cuve du
spectrophotomètre. Le prélèvement dans la cuve évolue de la même façon que le mélange
réactionnel. Le spectrophotomètre est connecté à un ordinateur, il mesure
l'absorbance A du mélange réactionnel au cours du temps. On obtient
l'enregistrement en annexe 1.
1 Généralités sur la spectrophotométrie
1 On a donné les spectres d'absorption des ions dichromate et des ions
chrome III. Ces spectres sont-ils en accord avec
les couleurs des ions dichromate et chrome III
2 Justifier le choix de réaliser un suivi de la réaction à la longueur
d'onde ?= 460 nm
2 Exploitation de la courbe A = f(t)
1 Déduire de la courbe A = f(t),Annexe 1,que l'éthanol est le réactif
limitant
2 Déterminer sur la courbe A = f(t), la durée de la réaction
3 Cette réaction peut être considérée comme lente. Que peut-on faire pour
l'accélérer ?
4 Représenter sur le graphe l'allure de la courbe attendue si on accélère
la réaction.
3 Identification des quelques composés chimiques par RMN et IR
1 Identification d'un composé en analysant le spectre RMN en annexe 1
1 De combien de groupes de protons équivalents la molécule est-elle
composée ?
2 A quelle molécule précédente ce spectre RMN peut-il correspondre ?
Justifier votre réponse.
2 Spectres infrarouges en annexe page 7 On réalise des spectres infrarouges : l'un concerne l'éthanol, l'autre
l'acide éthanoïque et le dernier l'éthanoate d'éthyle. Lequel concerne l'acide éthanoïque. Justifier. On utilisera les données
propres aux spectres IR.
4 Ethylomètre à infrarouge
1 Déterminer les nombres d'ondes ?1 et ?2 (en cm-1) correspondant
respectivement à ?1 = 3,39 µm et
?2 = 3,48 µm
2 En déduire à quelle(s) bande(s) d'absorption du spectre infrarouge
correspondent ces nombres d'ondes. 0. Le nombre d'onde correspondant à ?3 = 9,46 µm est ?3 = 1057 cm-1
3 A quelle liaison cela correspond-il ?
4 La présence de la molécule d'éthanoate d'éthyle dans l'air fausse-t-elle
les mesures ? Justifier.
5 Conclusion
1 Que penser des trois méthodes au niveau de leur précision ?
ANNEXES 1. Identification d'un composé en analysant le spectre RMN -----------------------
Spectre d'absorption du dichromate de potassium Spectre d'absorption du chlorure de chrome III A 4 pics 1 pic 3 pics