L'argent, dosage de l'urée. Concours CAPES  2026. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts. . . . . . . .. .. ...... ... A. L'argent. L’argent est noté Ag dans la classification périodique. Q1. Indiquer à quoi correspondent les deux valeurs 108 et 47 associées à l’atome d’argent. 108 : nombre de nucléons ( protons et neutrons) ou nombre de masse. 47 : numéro atomique ou nombre de protons. Des traces de sulfure d’hydrogène H2S(g) présentes dans l’air sont responsables de la formation de dépôts noirs à la surface des objets en argent. En effet, l’argent est oxydé par le dioxygène de l’air en présence de sulfure d’hydrogène pour former le sulfure d’argent Ag2S(s) noir et très stable. L’équation de la réaction [1] modélisant la transformation est : 4 Ag(s) + 2 H2S(g) + O2(g) = a Ag2S(s) + b H2O(g) [1] Sa constante d’équilibre K° est égale à 10140 à 25 °C. Q2. Donner la structure de Lewis du sulfure d’hydrogène, où l’atome de soufre est l’atome central. Interpréter la géométrie dite « coudée » de cette molécule. Ces 4 paires se disposent autour de l'atome central, de telle manière que les répulsions soient minimales.La molécule de sulfure d'hydrogène à la forme d'un V : l'angle est inférieur à 109 ° 28 , la répulsion entre les doublets non liants étant plus importante que la répulsion entre les doublets liants. Q3. Déterminer les coefficients a et b présents dans l’équation bilan [1]. 4 Ag(s) + 2 H2S(g) + O2(g) = 2 Ag2S(s) + 2H2O(g) [1] Dans le cas étudié, on définit le quotient de réaction à l’aide des fractions molaires (notées x) des espèces gazeuses, pour une pression totale égale à 1 bar : Qr = (H2O)2 / ((H2S)2(O2)).. L’air contient 20,9 % de dioxygène, 78,1 % de diazote et 1,0 % de vapeur d’eau environ. La quantité de sulfure d’hydrogène est estimée à 2 ppm (partie par million). Q4. Calculer le quotient de réaction de [1] et comparer à la constante d’équilibre. Conclure. Qr = 0,012 / ((2 10-6 )2 x0,209)=3,6 1015 << K. La réaction s'effectue dans le sens direct. On s’intéresse à présent à une « recette de grand-mère » de nettoyage de l’argenterie noircie par Ag2S(s). Cette recette est dite « avec un bain de sel ». Elle consiste à prendre une feuille d’aluminium et à la disposer dans une cuvette (non métallique) contenant de l’eau chaude et du gros sel(Na+(aq), Cl-(aq)). On dépose ensuite l’objet à nettoyer dans la cuvette en contact avec l’aluminium et on laisse agir une heure. On rince et on sèche avec un chiffon doux. L’aluminium est un métal très réducteur qui réagit avec le sulfure d’argent pour reformer l’argent. L’aluminium se transforme alors en hydroxyde d’aluminium. L’équation de la réaction [2] modélisant la transformation est donnée ci-dessous : 3 Ag2S(s) + 2 Al(s) + 6 H2O(l) = 6 Ag(s) + 2 Al(OH)3(s) + 3 H2S(aq) [2] Q5. Identifier les deux couples d’oxydo-réduction mis en jeu ici et écrire les demi-équations rédox correspondantes, équilibrées en milieu acide. Ag2S (s) / Ag(s) : Ag2S (s) +2e- --> 2Ag(s) + S2-aq. Al(OH)3 (s)  / Al(s) : Al(OH)3 (s) +3e-+3H+aq--> Al(s) + 3H2O(l). On est ici en présence d’une pile constituée des deux solides Ag2S(s) et Al(s) en contact. Q6. Donner la configuration électronique à l’état fondamental de l’atome d’aluminium, ainsi que celle de son ion le plus stable formé par départ de tous ses électrons de valence. Aluminium :[Ne] 3s2 3p1. Al3+ : [Ne] soit 1s2 2s2 2p6 Q7. Proposer un schéma de cette pile en précisant quels sites constituent respectivement l’anode et la cathode. Indiquer sur le schéma le sens de circulation des électrons entre les deux solides. Q8. Préciser quel est le rôle du sel dans ce dispositif. Juger alors de la pertinence de la dénomination « nettoyage de l’argenterie avec un bain de sel ». Le sel rend la solution conductrice. Q9. Commenter le choix de l’eau chaude pour ce procédé. La température est un facteur cinétique. . .... B. Dosage de l'urée. L’urée, de formule NH2-CO-NH2, est un solide incolore qui est le produit majoritaire issu de la dégradation des acides aminés chez l’humain. Cette substance est présente dans le sang et les urines. En tant que substance déchet du métabolisme humain, le dosage de l’urée est une indication importante de l’état de santé d’un patient. Lorsque le taux d'urée est supérieur à 8,3 mmol⋅L-1 chez l'adulte et 4,2 mmol⋅L-1 chez le nourrisson, il est considéré comme anormal et peut être à l'origine d'une maladie sous-jacente. On se propose ici d’étudier deux types de dosages de l’urée.  B.1. Dosage colorimétrique Cette méthode s’appuie sur le fait que l’urée réagit avec le diacétylmonoxime de manière quantitative en milieu acide pour former un composé coloré. La figure  présente le bilan de la réaction entre l’urée et le diacétylmonoxime en solution aqueuse. La triazine formée est rouge et peut être détectée en spectroscopie UV-visible à la longueur d’onde d’absorption maximale de 520 nm. Q10. Reproduire la figure  et la compléter en ajoutant les doublets non liants.  Q11. Nommer et expliciter la loi qui relie la grandeur mesurée en spectroscopie UV-visible et la concentration en triazine. Préciser les unités de chaque terme. Loi de Beer Lambert. A= elc ( A est l'absorbance ou densité optique) Cette loi est vérifiée lorsque la solution est de concentration inférieure à : c < 0,1 mol.L-1. e (L mol-1 cm-1) est une caractéristique de la molécule. Plus e sera grand, plus la solution absorbe. l est l'épaisseur de la cuve (cm) et c la concentration de la solution (mol/L). Q12. Proposer un protocole à mettre en oeuvre pour la détermination de la concentration en urée de la solution S par la méthode de dosage par étalonnage. On réalise un ensemble de solutions de concentrations connues d'urée colorées en bleue. On situe la solution S  dans cette gamme de solutions. A l'aide d'un spectrophotomètre, on mesure l'absorbance Ai de chaque solution  puis celle de la solution S.   B.2. Dosage pH-métrique  L’urée est un acide trop faible pour être titré directement par une base. On réalise une hydrolyse quantitative de l’urée en ions carbonate et ammonium en utilisant un catalyseur enzymatique : l’uréase. La figure présente l’équation bilan de la réaction d’hydrolyse. Q13. Rappeler les caractéristiques d’un catalyseur. Un catalyseur augmente la vitesse d'une réaction sans intervenir dans le bilan global. On réalise l’hydrolyse d’un prélèvement de V0 = 25 mL d’urée dans l’eau, à la concentration inconnue notée C0, en présence d’uréase. À cette solution hydrolysée, on ajoute Va = 30 mL de solution d’un monoacide fort (H+(aq), A-(aq)) de concentration C = 0,01 mol ⋅ L-1. On admet que cet ajout correspond à un très large excès d’acide fort par rapport aux autres réactifs (trois équivalents par rapport à l’espèce réagissant). Q14. Identifier l’espèce qui réagit avec l’acide fort introduit en excès, écrire la réaction et justifier qu’elle est quantitative. H+aq + CO32-aq -->HCO3-aq. K = [HCO3-aq] / ([H+aq][CO32-aq])=1/ Ka= 1 / 10-10,3 ~2 1010. K est très grand, la réaction est donc quantitative. Q15. Proposer un exemple d’acide fort qui peut convenir. Acide chlorhydrique, acide nitrique. Q16. Réaliser un tableau d’avancement en quantité de matière pour caractériser l’état du système avant le dosage en déterminant les quantités de matière des espèces en solution en fonction de C, C0, V0 et Va. H+aq CO32-aq HCO3-aq état initial C Va C0V0 0 état final C Va-C0V0 0 C0V0 L’excès d’acide fort est titré par une solution d’hydroxyde de sodium (Na+(aq), OH-(aq)) de concentration Cb = 0,01 mol ⋅ L-1. On détecte l’équivalence à l’aide d’un indicateur coloré adapté, le rouge de méthyle, et un volume de 10,2 mL est obtenu à l’équivalence. Q17. Exploiter le dosage en déterminant la concentration en urée dans la solution initiale. Conclure sur la teneur en urée dans l’échantillon et l’état pathologique ou non de la personne traitée. Quantité de matière d'acide en excès :10,2 x0,01=0,102 mmol. Quantité de matière initiale d'acide fort :  30 x0,01=0,30 mmol. Quantité de matière  d'ion carbonate : 0,30-0,102 ~ 0,20 mmol. Quantité de matière d'urée : 0,20 mmol dans 25 mL : concentrationde l'urée 0,20 / 25 =8 10-3 mol / L = 8 mmol / L < 8,3 mmol / L. Le taux d'urée est donc normal pour un adulte, anormal pour un nourrisson.

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