Évaluation n°2 – Physique-Chimie appliquée⚓︎
BTS MECP – 1re année
⏱️ Durée : 2h 📌 Séances évaluées : S01 à S09 📊 Barème : /20
Consignes générales⚓︎
- Calculatrice autorisée
- Répondre directement sur le sujet ou sur copie selon les indications
- Détailler tous les calculs en utilisant la méthode D.U.C.I.
- Justifier toutes les réponses en utilisant les mots de liaison appropriés
- Soigner la présentation et utiliser le vocabulaire scientifique
Contexte professionnel⚓︎
Vous êtes technicien(ne) au laboratoire de contrôle qualité de la société DermaCare.
Un nouveau lot de lotion tonique apaisante vient d'être fabriqué. Avant sa commercialisation, vous devez effectuer plusieurs contrôles pour vérifier sa conformité au cahier des charges : concentration en actif, masse volumique, et pH.
DOSSIER DOCUMENTAIRE⚓︎
Document 1 – Fiche technique de la lotion tonique⚓︎
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Nom commercial | Lotion Apaisante DermaCare |
| Actif principal | Allantoïne |
| Concentration annoncée | 0,5% |
| Forme galénique | Solution aqueuse limpide |
| Volume du flacon | 200 mL |
| Conservation | À l'abri de la lumière, T < 25°C |
Document 2 – Liste INCI⚓︎
AQUA, ALLANTOIN, GLYCERIN, PROPANEDIOL, PANTHENOL,
SODIUM HYALURONATE, CITRIC ACID, SODIUM CITRATE,
PHENOXYETHANOL, ETHYLHEXYLGLYCERIN
Document 3 – Cahier des charges de la lotion⚓︎
| Paramètre | Spécification |
|---|---|
| Concentration en allantoïne | 4,5 à 5,5 g/L |
| Masse volumique | 1,005 à 1,020 g/mL |
| pH | 5,5 ± 0,5 |
| Aspect | Solution limpide, incolore à légèrement jaune |
Document 4 – Résultats d'analyse du lot n°2025-078⚓︎
Analyse de la concentration⚓︎
| Paramètre | Résultat |
|---|---|
| Volume de lotion analysé | 50,0 mL |
| Masse d'allantoïne dosée | 0,26 g |
Mesures de masse volumique⚓︎
| Mesure | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| ρ (g/mL) | 1,012 | 1,008 | 1,015 | 1,010 | 1,010 |
Mesures de pH⚓︎
| Mesure | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| pH | 5,42 | 5,38 | 5,45 |
Aspect observé⚓︎
Solution limpide, légèrement jaunâtre, sans particules.
Document 5 – Données sur l'allantoïne⚓︎
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Masse molaire | M = 158 g·mol⁻¹ |
| Solubilité dans l'eau (25°C) | 5,7 g/L |
| Propriétés cosmétiques | Apaisante, cicatrisante, hydratante |
| pH physiologique de la peau | 4,5 à 5,5 |
L'allantoïne est une molécule hydrophile qui se dissout bien dans l'eau mais pas dans les huiles.
Document 6 – Échelle de pH et compatibilité cutanée⚓︎
pH 0 ──────────── pH 7 ──────────── pH 14
ACIDE NEUTRE BASIQUE
│ │ │
│ PEAU │ │
│ 4,5-5,5 │ │
│ │ │
| Zone de pH | Effet sur la peau |
|---|---|
| pH < 3 | Risque d'irritation, brûlure |
| pH 4 à 6 | Bonne tolérance, respect du film hydrolipidique |
| pH 6 à 8 | Tolérance acceptable |
| pH > 9 | Altération de la barrière cutanée, dessèchement |
Document 7 – Rappel des formules⚓︎
| Grandeur | Formule | Unités SI |
|---|---|---|
| Concentration massique | Cm = m / V | g/L (m en g, V en L) |
| Masse volumique | ρ = m / V | g/mL ou kg/L |
| Moyenne | x̄ = Σxᵢ / n | — |
| Étendue | E = x_max − x_min | — |
| Dilution | Cm × Vm = Cf × Vf | — |
| pH (repère) | pH = -log([H3O+]) | — |
Repère : une variation de 1 unité de pH correspond à une variation d’un facteur 10 de la concentration en ions H₃O⁺.
QUESTIONS⚓︎
Partie A – Analyse du produit (4 points)⚓︎
Question A.1 (1,5 point)⚓︎
À partir du Document 2 (liste INCI), répondez aux questions suivantes :
a) Quel est le solvant de cette lotion ? Justifiez votre réponse.
b) Identifiez deux catégories d'ingrédients présentes dans cette formule et donnez un exemple pour chacune.
| Catégorie | Exemple (nom INCI) |
|---|---|
Question A.2 (1 point)⚓︎
a) La lotion est-elle un corps pur ou un mélange ? Justifiez.
b) Ce mélange est-il homogène ou hétérogène ? Justifiez en vous appuyant sur le Document 4.
Question A.3 (1,5 point)⚓︎
À partir du Document 5, expliquez en 3-4 lignes pourquoi l'allantoïne est adaptée à une formulation aqueuse et quels bénéfices elle apporte à la peau.
Partie B – Calcul de concentration et conformité (5 points)⚓︎
Question B.1 (2,5 points)⚓︎
À partir du Document 4, calculez la concentration massique en allantoïne du lot n°2025-078.
Utilisez la méthode D.U.C.I. :
D – Données :
U – Unités :
C – Calcul :
I – Interprétation :
Question B.2 (1 point)⚓︎
a) Convertissez la concentration calculée en pourcentage (approximation pour solution aqueuse diluée).
b) Cette valeur est-elle cohérente avec l'étiquette qui annonce "0,5%" ? Justifiez.
Question B.3 (1,5 point)⚓︎
À partir du Document 3 (cahier des charges), concluez sur la conformité du lot concernant la concentration en allantoïne.
Votre réponse doit contenir : - Le rappel de l'intervalle de conformité - La comparaison avec votre résultat - Une conclusion claire et justifiée
Partie C – Masse volumique et cohérence des résultats (4 points)⚓︎
Question C.1 (2 points)⚓︎
À partir des mesures de masse volumique du Document 4 :
a) Calculez la moyenne des 5 mesures.
b) Déterminez l'étendue E des mesures.
c) Les mesures sont-elles répétables ? (Critère : E ≤ 0,010 g/mL)
Question C.2 (1 point)⚓︎
D'après le Document 3, le lot est-il conforme concernant la masse volumique ? Justifiez.
Question C.3 (1 point)⚓︎
La masse volumique de la lotion (≈ 1,01 g/mL) est légèrement supérieure à celle de l'eau pure (1,00 g/mL).
Proposez une explication en lien avec la composition de la lotion (Document 2).
Partie D – pH et compatibilité cutanée (4 points)⚓︎
Question D.1 (1,5 point)⚓︎
À partir des mesures de pH du Document 4 :
a) Calculez le pH moyen de la lotion.
b) Déterminez l'étendue E des mesures de pH.
c) Cette lotion est-elle acide, neutre ou basique ? Justifiez (repère pH < 7 et/ou lien avec les ions H₃O⁺).
Question D.2 (1,5 point)⚓︎
a) D'après le Document 3, déterminez l'intervalle de conformité pour le pH.
Intervalle : [__ ; ____]
b) Le lot est-il conforme concernant le pH ? Justifiez.
c) D'après le Document 6, cette lotion est-elle compatible avec une application sur peau sensible ? Justifiez.
Question D.3 (1 point)⚓︎
Dans la liste INCI (Document 2), identifiez les deux ingrédients qui jouent le rôle de système tampon pour stabiliser le pH de la lotion.
Ingrédients : ___ et ___
Expliquez brièvement leur rôle.
Partie E – Synthèse professionnelle (3 points)⚓︎
Question E.1 (3 points)⚓︎
🎯 Compétence E2 : Communiquer – Argumenter
Vous devez rédiger un rapport de contrôle qualité pour votre responsable.
En 10 à 12 lignes, rédigez une synthèse qui présente :
- L'objectif du contrôle effectué
- Les résultats obtenus (concentration, masse volumique, pH)
- La conformité de chaque paramètre par rapport au cahier des charges
- La compatibilité cutanée du produit
- Votre conclusion et recommandation professionnelle (libérer le lot ou non)
Mots obligatoires à placer : concentration massique – masse volumique – pH – conformité – cahier des charges – film hydrolipidique
Barème récapitulatif⚓︎
| Partie | Points | Compétences E2 |
|---|---|---|
| A – Analyse du produit | /4 | Analyser, Mobiliser |
| B – Concentration et conformité | /5 | Mobiliser, Interpréter |
| C – Masse volumique et cohérence | /4 | Mobiliser, Interpréter |
| D – pH et compatibilité cutanée | /4 | Interpréter, Argumenter |
| E – Synthèse professionnelle | /3 | Communiquer, Argumenter |
| TOTAL | /20 |
Fin du sujet – Bonne évaluation !