Bac S 2013 Asie Correction © http://labolycee.org
EXERCICE II – CHIMIE ORGANIQUE RELATIVISTE (7,5 points)

1. Étude de la transformation chimique
1.1. (0,25 pt) L’atome le plus électronégatif attire davantage les électrons partagés de la liaison,
il est porteur d’une charge partielle négative ; l’autre atome est porteur d’une charge partielle
positive.

(0,25 pt) Ainsi on a
δ+ δ– δ– δ+
C – Cℓ et O – H

1.2. (0,5 pt) On peut envisager que l’atome de carbone central du 2-chloro-2-méthylpropane soit
un site accepteur de doublet d’électrons, et que l’atome d’oxygène de l’eau soit un donneur de
doublet d’électrons.
1.3. (0,5 pt) Le produit P1 résulte d’une réaction de substitution, en effet l’atome de chlore du 2-
chloro-2-méthylpropane a été substitué par un groupe hydroxyle OH.
Le produit P2 résulte d’une réaction d’élimination.
1.4. (0,75 pt)
Groupe O – H : présent


Groupe C – H, C lié à une double liaison :
absent

Groupe C – H, C ayant 4 liaisons covalentes
présent

Groupe C = C : absent

La spectroscopie IR permet d’identifier P1.

1.5. (0,75 pt)
Le spectre de RMN permet d’identifier P1.

9 atomes d’hydrogène équivalents
non couplés avec d’autres atomes
d’hydrogène : singulet


1 atome
d’hydrogène non
couplés avec
d’autres atomes
d’hydrogène :
singulet




1.6. (0,25 pt) Comme le produit de la réaction est P1, la réaction étudiée est une substitution.
1.7. (0,25 pt) Écrivons l’équation de la réaction : (CH3)3CCl + H2O (CH3)3COH + Cl– + H+
Au cours de la réaction des ions apparaissent dans le milieu réactionnel, ainsi l’augmentation de
la conductivité permet de suivre l’avancement de la réaction.
2. Étude de la cinétique de la réaction.
2.1. (0,25 pt) Pour l’expérience A3, à la date t = 1200 s, on constate que la conductivité σ est
devenue presque constante : la réaction est terminée. Or à cette même date, pour les
expériences A2 et A3 la conductivité augmente encore. La durée de réaction est plus courte pour
l’expérience A3, ainsi la vitesse de réaction est plus élevée lorsque la température est plus forte.
Remarque : Le raisonnement ci-après a été donné par de nombreux candidats et accepté
comme étant juste, mais il n’est pas rigoureusement correct car l’énoncé indique que K est une
constante qui dépend de la température.
Pour une durée de 1200 s, σA3 > σA2 > σA1 comme σ = K.x on en déduit que
xA3 > xA2 > xA1.
Pour une même durée, plus l’avancement est élevé et plus la vitesse de réaction est grande.
On constate que la vitesse de réaction est plus grande lorsque la température est plus élevée.

2.2. (0,5 pt) Pour l’expérience A3, à la date t = 1200 s, on constate que la conductivité σ est
devenue presque constante : la réaction est terminée. Or à cette même date, pour l’expérience B
la conductivité augmente encore. La durée de réaction est plus courte pour l’expérience A3, ainsi
la vitesse de réaction est plus élevée lorsque la proportion eau / acétone est plus élevée.
Remarque : Le raisonnement ci-après a été donné par de nombreux candidats et accepté
comme étant juste, mais il n’est pas rigoureusement correct car l’énoncé indique que K est une
constante qui dépend du mélange considéré.
σB(t = 1200 s) < σA3(t = 1200 s)
La diminution de la proportion eau / acétone (Exp. B) a pour conséquence une diminution de la
vitesse de réaction.

2.3. (0,25 pt) Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l’avancement atteint la
moitié de sa valeur finale.

2.4.
σ(xf)

(0,5 pt)


σ(xf/2)




t1/2 = 2,0×102 s
3. Cinétique relativiste.
3.1. (0,5 pt) Le temps propre est la durée mesurée dans le référentiel propre, c'est-à-dire dans le
référentiel de l’engin spatial où les événements émission 1 et émission 2 du signal lumineux ont
lieu au même endroit.
3.2. (0,25 pt) Les deux référentiels étudiés sont le référentiel propre qu’est l’engin spatial et le
référentiel lié à la Terre (et aux balises).
3.3. (0,25 pt) ∆tP durée propre et ∆tm durée mesurée.
3.4. (0,25 pt) ∆tP mesurée dans l’engin spatial et ∆tm mesurée dans le référentiel lié à la Terre.
3.5. (0,25 pt) Pour mesurer ∆tP une seule horloge suffit, les événements début de la réaction et
x(t = t1/2) ont lieu au même endroit.
1 v2
3.6. 2 = 1− 2
γ c
1 (0, 80.c )2
= 1− = 1− 0, 802
γ 2
c 2


1
γ2 =
1− 0, 802
1
(0,25 pt) γ = = 1,7
1− 0, 802
∆tm = γ.∆tP
 1 
 × 1000 = 1,7×10 s
(0,25 pt) ∆tm =  3
2 
 1 − 0, 80 
3.7. (0,25 pt) ∆tm > ∆tP.
La vitesse du vaisseau spatial est très élevée et proche de celle de la lumière, elle entraîne une
dilatation des durées pour un observateur situé dans le référentiel lié à la Terre.
3.8. (0,25 pt) La dilatation des durées est constatée expérimentalement avec des particules
cosmiques que sont les muons. Leur durée de vie est plus grande mesurée sur Terre que dans
leur référentiel propre.