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Histoire de savoir à quelle sauce vous allez être mangé ;o))



Ceci est un extrait de cela ( Programme de physique - chimie - Classe de Première S. Ministère de l'Éducation nationale. Direction générale de l'enseignement scolaire).

I - La mesure en chimie

 

(Durée indicative : 16 h de cours, 8 ou 9 TP)

A - Pourquoi mesurer des quantités de matière ?

Exemples d'activités
Contenus
Connaissances et savoir-faire exigibles

Faire émerger la nécessité de la mesure à partir d’exemples pris dans différents domaines : surveillance et protection de l’environnement, analyses biologiques, agroalimentaires, etc.

À partir d’exemples pris dans la vie courante, montrer la nécessité de disposer de différentes techniques de mesure et sensibiliser au choix d’une technique en fonction d’un objectif.

 

B - Grandeurs physiques liées aux quantités de matière

Exemples d'activités
Contenus
Connaissances et savoir-faire exigibles

À partir d’une expérience, établir un bilan de matière. Lors de ce premier TP, réinvestir les acquis concernant l’emploi du matériel de laboratoire et les précautions
d’utilisation concernant les « produits ».

 

 

 

 

 

 

 

Observer les modèles du chlorure de sodium et du fluorure de calcium.
Mise en solution de solides, de liquides et de gaz (expérience du jet d’eau) et mise en évidence des ions par des tests chimiques.
Préparation de solutions ioniques de concentrations données à partir de solides ioniques ou de solutions concentrées.
Expérience d’électrisation mettant en évidence le caractère dipolaire de la molécule d’eau.

 

 

 

 

 

Effectuer une transformation chimique au cours de laquelle se forme un produit à l’état gazeux. Réaliser, chaque fois que possible, un test de reconnaissance des réactifs et des produits.
À température constante, mesurer le volume du gaz (la pression étant connue) ou la pression de ce gaz (le volume étant connu).
Utiliser un manomètre absolu ou relatif pour mesurer la variation de pression au cours de la transformation.
Calculer une quantité de matière gazeuse.

1 - Masse, volume, pression
Grandeurs physiques liées aux quantités de matière solide ou liquide (masse, volume), et gazeuse (masse, volume, pression).
Volume molaire d’un gaz parfait à pression et température connues.

 

 

 

 

 

 


2 - Concentration ; solutions électrolytiques
Solide ionique.
Obtention d’une solution électrolytique par dissolution de solides ioniques, de liquides ou de gaz dans l’eau.
Caractère dipolaire d’une molécule (dipôle permanant) : exemples de la molécule de chlorure d’hydrogène et de la molécule d’eau ; corrélation avec la classification périodique des éléments.
Solvatation des ions ; interaction entre les ions dissous et les molécules d’eau.
Cas particulier du proton.
Concentration molaire de soluté apporté, notée c, et concentration molaire effective des espèces dissoutes, notée [X].

 

3 - Applications au suivi d’une transformation chimique
Évolution d’un système au cours d’une transformation chimique : avancement, tableau descriptif de l’évolution et bilan de matière.

 

 

 

 

 

 

 

Choisir le matériel de laboratoire en fonction d’un objectif et l’utiliser correctement.
Savoir utiliser une documentation pour connaître les dangers des « produits » utilisés, pour identifier sur l’étiquette d’un flacon les phrases de risque et de sécurité et déduire la conduite à tenir en
cas d’accident.

Connaître l’équation des gaz parfaits :
pV = nRT et l’utiliser pour déterminer une quantité de matière (n), connaissant les autres facteurs (p, V et T).
Déterminer la quantité de matière d’un solide à partir de sa masse et celle d’un soluté moléculaire en solution à partir de sa oncentration molaire et du volume de la solution homogène.

 


Savoir que, dans un solide ionique, l’attraction entre un ion et ses plus proches voisins est assurée par l’interaction coulombienne.
Écrire l’équation de la réaction associée à la dissolution dans l’eau d’une espèce conduisant à une solution électrolytique.
À partir des quantités de matière apportées et du volume de solution, déterminer la concentration molaire d’une solution électrolytique et la distinguer de la concentration molaire effective des ions.
Rendre compte du caractère dipolaire de la molécule d’eau selon la nature des atomes et la structure géométrique de la molécule.
Savoir que les ions en solution sont solvatés.


Décrire l’évolution des quantités de matière dans un système chimique au cours d’une transformation en fonction de l’avancement de la réaction.
Déterminer le réactif limitant connaissant l’équation de la réaction et les quantités initiales des réactifs.
Prévoir le volume final (la pression
étant connue) ou la pression finale (le volume étant connu) d’un système produisant une quantité de matière, n, d’un gaz à température constante, T.

 

 

 

C - Comment déterminer des quantités de matière en solution à l’aide d’une mesure physique ? L’exemple de la conductimétrie

Exemples d'activités
Contenus
Connaissances et savoir-faire exigibles

Réaliser une expérience de migration d’ions en utilisant un générateur de tension continue.
Mesurer la résistance et la conductance d’une portion de solution électrolytique en utilisant un GBF en mode sinusoïdal, un ampèremètre, un voltmètre et deux électrodes planes et paralèlles.
Étudier expérimentalement et qualitativement les effets de quelques grandeurs d’influence (S, L, c).
Préparer des solutions ioniques de différentes concentrations en NaCl et tracer la courbe d’étalonnage G = f(c).
Utiliser cette courbe pour déterminer la concentration inconnue d’une solution de NaCl*.
Comparer les conductances de solutions d’électrolytes courants (à partir de NaOH, KOH, HCl, NH4Cl, NaCl et KCl).
Déduire de ces mesures :
– une échelle relative des conductivités molaires ioniques de quelques ions,
– que la conductance d’une solution de KOH peut être retrouvée à partir de celles des solutions de KCl, NaCl et NaOH prises aux mêmes concentrations.

1 - Conductance d’une solution ionique, G
Méthode de mesure de la conductance.
Grandeurs d’influence (température et état de surface des électrodes, surface des électrodes, distance entre elles, nature et concentration de la solution).
Courbe d’étalonnage G = f(c).


2 - Conductivité d’une solution ionique, σ
Définition à partir de la relation
G = σ.S/L.
Relation entre σ et c.


3 - Conductivité molaire ionique, λi, et relation entre les conductivités molaires ioniques et la conductivité d’une solution
Utilisation d’un tableau des conductivités molaires ioniques des ions les plus courants.
Comparaison des conductivités molaires ioniques des ions H+ (aq) et HO– (aq) à celles d’autres ions.
Limites de la méthode d’étalonnage.

 

 

Savoir que la présence d’ions est nécessaire pour assurer le caractère conducteur d’une solution.
Relation entre résistance et conductance.
Connaître les grandeurs d’influence (S, L, c).
Relation entre la conductance mesurée et la conductivité d’une solution électrolytique.
Réaliser une gamme de solutions de différentes concentrations à partir d’une solution mère et tracer la courbe d’étalonnage G = f(c).
Exploiter cette courbe pour déterminer la concentration inconnue d’une solution.
Utiliser la relation qui existe entre la conductivité d’une solution ionique peu concentrée, les conductivités molaires ioniques des ions présents et leurs concentrations molaires.
Interpréter les résultats de mesures de conductance de plusieurs solutions de même concentration et possédant un ion commun.

 

 

D - Comment déterminer des quantités de matière en solution à l’aide de la réaction chimique ?

Exemples d'activités
Contenus
Connaissances et savoir-faire exigibles

Montrer le passage réciproque de l’acide à la base dans le cas des indicateurs colorés.
Acides et bases contenus dans des produits de la vie courante : vinaigre, détartrant, déboucheur de canalisations, etc.

 

 

 

 


Montrer le passage réciproque de l’oxydant au réducteur en caractérisant l’oxydant ou le réducteur formé.
Oxydants et réducteurs contenus dans des produits de la vie courante : eau de Javel, eau oxygénée, acide ascorbique,
etc.

 

 

 

 

 

 

Utiliser la conductimétrie pour le dosage d’un détartrant par une solution de soude ou le dosage d’un déboucheur d’évier par une solution de chlorure d’hydrogène (acide chlorhydrique).
Dosage des ions fer(II) par les ions permanganate en milieu acide, ou du diiode par les ions thiosulfate. Intervalle de confiance d’une mesure en vue d’estimer la précision d’un dosage.

 

1- Réactions acido-basiques
Exemples de réactions acido-basiques comme réactions impliquant des transferts de protons.
À partir de l’écriture de chacune des réactions, faire émerger la définition d’un acide et d’une base au sens de Brønsted.
Quelques acides et bases usuels.
Couple acide/base.
Couples de l’eau :
H3O+/H2O ; H2O/HO (aq).
L’eau est un ampholyte.


2 - Réactions d’oxydoréduction
Exemples de réactions d’oxydoréduction comme réactions impliquant des transferts d’électrons.
À partir de l’écriture de chacune des réactions, faire émerger, dans des cas simples, la définition d’un oxydant et d’un réducteur.

Couple oxydant/réducteur.
Mise en évidence de la nécessité d’une méthode et d’un formalisme pour écrire l’équation d’une réaction d’oxydoréduction.
Utilisation du tableau périodique pour donner des exemples de réducteurs (les métaux) et d’oxydants parmi les nonmétaux (dihalogènes et dioxygène).


3 - Dosages (ou titrages) directs
La réaction chimique comme outil de détermination des quantités de matière.
Utilisation d’un tableau décrivant l’évolution du système au cours du dosage.
Équivalence lors d’un dosage.

 

 

 

 

Définir un acide et une base au sens de Brønsted.
Connaître quelques couples acide/base et y reconnaître l’acide et la base :
– H3O+/H2O.
– H2O/HO (aq).
– NH4+ (aq)/NH3 (aq).
– CH3CO2H (aq)/CH3 CO2 (aq).
Savoir écrire l’équation d’une réaction acido-basique.

 

Définir un oxydant et un réducteur.
Reconnaître l’oxydant et le réducteur de quelques couples :
– H+ (aq)/H2 (g).
– Mn+ (aq)/M(s) (cation métallique/métal).
– Fe3+ (aq)/Fe2+(aq).
– MnO4 (aq)/Mn2+ (aq),
– I2 (aq)/I (aq),
– S4O6 2– (aq) /S2O3 2– (aq).


Savoir écrire l’équation d’une réaction d’oxydoréduction.

 

 

 


Savoir définir l’équivalence lors d’un dosage ; en déduire la quantité de matière du réactif dosé. Estimer la précision du dosage (justification du nombre de chiffres significatifs employés).

 

 

 

 

 

 

II - La chimie créatrice

(Durée indicative : 11 h de cours, 4 ou 5 TP)

A - La chimie organique : de sa naissance à son omniprésence dans le quotidien

Exemples d'activités
Contenus
Connaissances et savoir-faire exigibles

Travail documentaire* :
– composition des espèces chimiques organiques (importance quantitative des éléments C et H principalement),
– histoire de la chimie organique sous l’angle des découvertes et des hommes,
– mise en évidence de la multitude et de la diversité des molécules en chimie organique (nombre de molécules, nombre d’espèces organiques synthétisées chaque année, etc.),
– importance économique de la chimie organique.

1 - Qu’est-ce que la chimie organique ?
Cerner le champ de la chimie organique.
Ressources naturelles : photosynthèse, synthèses biochimiques et hydrocarbures fossiles.
2 - Le carbone, élément de base de la chimie organique
Comment l’atome de carbone établit-il des liaisons avec d’autres atomes ?
3 - Quelques dates dans l’histoire de la chimie organique
4 - L’omniprésence de la chimie organique

Savoir que les molécules de la chimie organique sont constituées principalement des éléments C et H.


À l’aide des règles du « duet » et de l’octet, décrire les liaisons que peut établir un atome de carbone avec ses atomes voisins.

 

B - Apprendre à lire une formule chimique

Exemples d'activités
Contenus
Connaissances et savoir-faire exigibles

Expériences visant à montrer l’importance du squelette carboné, du groupe caractéristique et leur rôle respectif sur les propriétés physiques et chimiques : tests de solubilité, tests de caractérisation.

Travail documentaire de sensibilisation aux différentes représentations de molécules (y compris des molécules biologiques en lien avec le programme de SVT) faisant apparaître différents types de squelettes et faisant émerger la notion de groupe caractéristique*.
Éléments de nomenclature, isomérie (en se limitant aux alcanes comportant une chaîne de 6 atomes de carbone au plus et aux molécules de type CHA = CHB), modèles moléculaires et logiciels de simulation*.


Activités documentaires, utilisation de cédéroms, vidéos et expériences de cours permettant d’illustrer les transformations des pétroles (par reformage, craquage catalytique et vapocraquage) et la polymérisation en spécifiant les produits obtenus (carburants et polymères) ainsi que leurs nombreuses applications*.

 

 


Illustration expérimentale du champ de réactivité des alcools.

Synthèses permettant de réinvestir et d’acquérir des techniques expérimentales au laboratoire et d’illustrer la réactivité de molécules sous l’angle du passage d’un groupe à un autre avec caractérisation du groupe obtenu.
Applications industrielles.

 

 

1 - Introduction
Une molécule organique comporte un squelette carboné et, éventuellement, des groupes caractéristiques.

 

 

2 - Le squelette carboné
a) La diversité des chaînes carbonées
– Chaîne linéaire, ramifiée ou cyclique saturée et insaturée.
Formule brute, formule semi-développée plane, approche de l’écriture topologique, isomérie de constitution mise en évidence sur quelques exemples simples de l’isomérie Z et E.
– Influence de la chaîne carbonée sur les propriétés physiques : température d’ébullition, densité, solubilité (les exemples sont pris sur des chaînes saturées).
– Application à la distillation fractionnée.
b) La modification du squelette carboné
Allonger, raccourcir, ramifier, cycliser ou déshydrogéner à partir de quelques applications industrielles : chimie du pétrole, polyaddition des alcènes et des dérivés éthyléniques.


3 - Les groupes caractéristiques : initiation
a) Reconnaître les familles de composés :
amine, composé halogéné, alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique.
b) Illustrer la réactivité des alcools :
oxydation, déshydratation (élimination), passage aux composés halogénés (substitution).
c) Passage d’un groupe caractéristique à un autre : quelques exemples au laboratoire et dans l’industrie.

 

 

 

Reconnaître une chaîne carbonée saturée linéaire ou non.
Donner le nom des alcanes (en se limitant aux alcanes comportant une chaîne de 6 atomes de carbone au plus).
Reconnaître la présence d’une liaison double sur une chaîne carbonée (alcènes et dérivés éthyléniques).

 

Donner les formules brute et semi-développée d’une molécule simple.


Prévoir les isomères de constitution d’une molécule à partir de sa formule brute (en se limitant aux alcanes comportant une chaîne de 6 atomes de carbone
au plus).


À partir d’un monomère CH2 = CHA, écrire le motif du polymère obtenu par polyaddition :
——( CH2 – CHA — )— n


Au vu de la formule développée plane d’une molécule, reconnaître les familles de composés suivantes : amine, composé halogéné, alcool, aldéhyde, cétone et acide carboxylique.


Lors de la réaction d’un alcool, reconnaître s’il s’agit d’une réaction d’oxydation, de déshydratation (élimination) ou de substitution.
Connaître les familles de composés obtenus par oxydation ménagée d’un alcool.
Écrire la réaction d’oxydation d’un alcool par les ions permanganate en milieu acide.


Mettre en oeuvre au laboratoire une extraction par solvant, un chauffage à reflux, une filtration sous vide, une CCM, une distillation en justifiant du choix du matériel à utiliser.
Déterminer la valeur du rendement
d’une synthèse.

 

 

III - L’énergie au quotidien : la cohésion de la matière et les aspects énergétiques de ses transformations

(Durée indicative : 4 heures de cours, 1 ou 2 TP)

Exemples d'activités
Contenus
Connaissances et savoir-faire exigibles

Observation d’effets thermiques associés à des transformations chimiques (mettant en jeu des réactions acidobasiques, d’oxydoréduction, de dissolution ou de combustion) et à des changements d’état.


Comparaison des ordres de grandeur de l’énergie libérée au cours d’une réaction de combustion et de l’énergie transférée au cours d’une réaction de vaporisation.

Applications dans la vie quotidienne des effets thermiques associés à différentes transformations.

Activités documentaires liées aux combustions, par exemple dans les moteurs à explosion et les centrales thermiques à flamme (rejets, sécurité, etc.)*.

1 - La cohésion de la matière
La molécule : assemblage d’atomes ; énergie de liaison d’une liaison AB, notée D AB.
Les assemblages de molécules : le solide et le liquide comparés au gaz (ordre de grandeur des distances entre les molécules ; de l’ordre au désordre) ; énergie de cohésion.

2 - Les transformations de la matière : aspects énergétiques et effets thermiques associés
Transformations chimiques.
Changements d’état.
Utiliser les énergies de liaison pour estimer l’ordre de grandeur de l’énergie transférée au cours d’une réaction mettant en jeu des espèces chimiques à l’état gazeux.

3 - Quelques applications au quotidien des effets thermiques
Transports et chauffage : enjeux et conséquences sur l’environnement.

Être capable de donner une définition de l’énergie de liaison.
Savoir que l’énergie de cohésion de solides ou de liquides composés de molécules est un ordre de grandeur plus faible qu’une énergie de liaison.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* Activités pouvant donner lieu à l’utilisation des technologies de l’information et de la communication.


Date de création : 26/08/2009 @ 13:16
Dernière modification : 26/08/2009 @ 13:20
Catégorie : Chimie
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