Enseignement de spécialité

Présentation au sujet: "Enseignement de spécialité"— Transcription de la présentation:

1 Enseignement de spécialité
Chimie Terminale S Enseignement de spécialité

2 Découpage horaire 11 séances TP ou activités 3 séances
exercices et évaluation

3 Objectifs Consolider et diversifier la culture scientifique
Développer des compétences expérimentales

4 Progressions possibles
Les activités du chimiste (selon les quatre parties du B.O.) Thème directeur Une contrainte articuler enseignement obligatoire et enseignement de spécialité

5 Document d’accompagnement
40 documents rédigés pour exercer un choix pédagogique réaliser différents types d’activités Quelques références bibliographiques d’autres manipulations envisageables Des documents complémentaires à l’intention de l’enseignant

6 Choix pédagogique Centrer sur la compréhension des protocoles et des techniques Permettre un travail par thème Respecter la liberté pédagogique de l’enseignant

7 Types d’activités Manipulation élève Autres activités
recherche documentaire étude d’un texte analyse d’un protocole écrit ou d’une manipulation filmée etc. Exercices d’entraînement

8 Onze séances autour d’un thème…
Textile et papier Médecine et pharmacie Boissons et alimentation Chimie et art Chimie et agriculture

9 Thème « médecine et pharmacie »
Partie A (2 séances) Extraction de l’eugénol (A01) Principes actifs d’un médicament (A07) Partie B (2 séances) Synthèse du paracétamol (B1) Synthèse de l’essence de Wintergreen (B4) ou synthèse d’un polyester biodégradable (fil chirurgical)

10 Thème « médecine et pharmacie »
Partie C (4 séances) Bleu de méthylène dans un collyre (C01) Vitamine C dans un comprimé et/ou eau oxygénée officinale (oxydoréduction) Ions bicarbonate dans un comprimé (acide-base) (C09) Ions chlorure dans un lait maternisé (conductimétrie) (C14) Ions calcium et magnésium dans un comprimé (complexation) (C12)

11 Thème « médecine et pharmacie »
Partie D (3 séances) Préparation de l’alumine : matière première des pâtes dentifrice, pansements gastriques (D1) Formulation d’un médicament (activité documentaire) « Dans la poubelle du pharmacien… » (activité documentaire)

12 Tableaux récapitulatifs
Pour choisir une manipulation en fonction de l’espèce chimique extraite, synthétisée, dosée… des techniques mises en œuvre des réinvestissements possibles du thème directeur choisi du domaine d’application

13 TP A05 A06 A07 Espèce identifiée
bleu patenté (E131), jaune de tartrazine (E102) rouge cochenille (E124), rouge allura (E129) aspirine, paracétamol, caféine Lien avec le quotidien colorants alimentaires médicaments État physique solide Données physico-chimiques + Sécurité CCM plaque de silice Chromato. papier Éluant chromato. divers propan-2-ol/ ammoniaque acétate d’éthyle/ éther diméthylique Révélation chromato. visuelle UV Réinvestissements autres que A11 et A12 Relation structure-propriétés

14 Partie A : un exemple Chromatographie de partage sur papier
A05 – Colorants alimentaires dans un sirop Chromatographie de partage sur papier Influence de la nature de l’éluant (relation structure-propriétés) Mise en œuvre d’une technique d’extraction des colorants (fixation sur la laine)

15 Choix de l’éluant éluant 1 éluant 2 éluant 3 éluant 4 éluant 5
eau pure éthanol à 95° éthanol/eau dans le rapport 50/50 en volume eau salée à 20 g.L-1 eau salée à 100 g.L-1 éthanol/eau salée à 40 g.L-1 dans le rapport 50/50 en volume éluant 4 eau salée à 20 g.L-1

16 Prolongements possibles
Structure moléculaire et couleur composés aromatiques lien avec le programme de physique

17 Prolongements possibles
Spectres d’absorption des colorants du sirop de menthe Situation « Au vu des spectres d’absorption, est-il possible de déterminer les concentrations des deux espèces contenues dans le sirop de menthe ? »

18 Spectre d’absorption du jaune de tartrazine
425 nm 450 nm 640 nm Spectre d’absorption du sirop de menthe 640 nm 425 nm Spectre d’absorption du bleu patenté V

19 Partie B Compétences exigibles
compétences expérimentales, différentes techniques, sécurité justification des étapes d’un protocole groupe caractéristique amide Réinvestissements Seconde et Première S Approfondissements enseignement obligatoire de Terminale S

20 Réinvestissements Seconde et Première S
Lire et écrire des formules chimiques squelettes carbonés groupes caractéristiques isomérie Z et E Reconnaître des types de réactions Tableau descriptif de l’évolution du système

21 Approfondissements enseignement obligatoire de Terminale S
État d’équilibre d’un système, rendement Contrôle de la transformation Réactions compétitives Groupes caractéristiques (ester, anhydride d’acide)

22 Synthèses proposées Paracétamol Butanone Acide benzoïque
Esters odorants Vanilline Synthèses proposées en Première S Autres…

23 Une étape dans la synthèse du paracétamol (B1)
+ (CH3CO)2O excès + anhydride restant excès + anhydride restant + CH3CO2H dans eau + acide acétique Familles de composés Contrôle de la transformation Réaction entre deux groupes caractéristiques Réactions compétitives ? Contrôle qualité

24 Partie C Effectuer des contrôles de qualité Dosages par étalonnage
Titrages directs ou indirects réaction d’oxydoréduction réaction acido-basique autres (précipitation et complexation)

25 Partie C : des exemples C09 – Ions hydrogénocarbonate contenus dans une eau de boisson Situation À l’aide du diagramme de distribution des espèces, quel réactif titrant utiliser pour doser une espèce ampholyte : espèce acide ou espèce basique ?

26 Choix du réactif titrant
Diagramme de distribution des espèces pH < 4,5 pH > 12 Titrage par les ions hydroxyde : Titrage par les ions oxonium :

27 Démarche Titrage des ions hydrogénocarbonate
à l’aide d’un pH-mètre à l’aide d’un indicateur coloré approprié Utilisation possible d’un logiciel de simulation Comparaison à l’information portée sur l’étiquette

28 Partie C : des exemples C14 – Ions chlorure dans un lait
Titrage des ions chlorure suivi par conductimétrie Application du critère d’évolution pour justifier le choix du réactif titrant

29 Courbe de titrage conductimétrique
Courbe d’évolution de la conductivité de la solution de lait en fonction du volume, V, de la solution de nitrate d’argent versé

30 Application du critère d’évolution pour la réaction support du titrage
Situation 1,0 mL de solution de nitrate d’argent de concentration molaire 1, mol.L-1 est ajouté à 250 mL de lait préalablement dilué contenant 1,0 g.L-1 d’ions chlorure. Ag+(aq) + Cl-(aq) = AgCl(s) K = 109,7  5,0.109 [Ag+] = 4, mol.L-1 et [Cl-] = 2, mol.L-1 Calcul de Qr,i dans l’état initial du système : Qr,i < K : le système évolue vers la formation du chlorure d’argent (sens direct) K = 5,0.109

31 Des manipulations connues… Des réinvestissements possibles
Application du critère d’évolution pour les titrages Réactions compétitives indicateurs de fin de réaction (précipitation, complexation, oxydoréduction) diagrammes de distribution Groupes caractéristiques Types de réactions…

32 Partie D : de la matière première à la formulation
Séparer : une étape dans l’élaboration d’un métal Électrolyser : fabriquer, purifier, protéger, embellir Formuler, conditionner Récupérer 3 séances

33 (bauxite rouge de l’Hérault)
Partie D : un exemple D1 – Production d’un oxyde, l’alumine, à partir d’un minerai, la bauxite Pourcentage en masse (bauxite rouge de l’Hérault) Al2O3, n H2O 54 Fe2O3 20 Al2O3, n H2O 54 Fe2O3 20 SiO2 4 TiO2 3 H2O 19

34 Démarche et objectifs Expériences simples
comprendre le principe de l’extraction de l’alumine mettre en évidence l’importance d’une propriété, l’acidobasicité, sur un procédé industriel

35 Démarche et objectifs Purification de l’alumine en quatre étapes
dissolution de l’alumine contenue dans le minerai en milieu basique élimination des impuretés par décantation et filtration régénération de l’alumine par précipitation de l’hydroxyde d’aluminium calcination de l’hydroxyde d’aluminium : obtention de l’alumine purifiée

36 Prolongement expérimental possible dosage de l’élément fer dans la bauxite
précipitation de l’hydroxyde d’aluminium calcination de l’hydroxyde d’aluminium traitement des « impuretés » solides : dissolution en milieu acide de l’oxyde de fer dissolution de l’alumine décantation et filtration dissolution de l’alumine décantation et filtration précipitation de l’hydroxyde d’aluminium calcination de l’hydroxyde d’aluminium traitement des « impuretés » solides : dissolution en milieu acide de l’oxyde de fer

37 Dosage de l’élément fer
Réduction des ions fer(III) en ions fer(II) par le zinc Titrage d’oxydoréduction par les ions dichromate

38 Prolongements possibles en activité documentaire
Extraction industrielle de l’alumine à partir de la bauxite : procédé Bayer Principe de la réduction électrolytique de l’oxyde d’aluminium liquide L’industrie de l’aluminium, quels risques pour la santé ? Le tri sélectif des déchets et récupération de l’aluminium

39 Usine d’aluminium, Gardanne, 15 mai 1898
L’alumine à Gardanne de 1893 à nos jours, P. MIOCHE, PUG 1994

40 Pour finir… Le document d’accompagnement à paraître au fur et à mesure
et prochainement sur le site Eduscol Appels à contributions Offres de formation : hydrométallurgie, J.L. Vignes, IUFM Créteil

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