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Chimie Terminale S Enseignement de spécialité. 11 séances11 séances TP ou activités 3 séances3 séances exercices et évaluation Découpage horaire.

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1 Chimie Terminale S Enseignement de spécialité

2 11 séances11 séances TP ou activités 3 séances3 séances exercices et évaluation Découpage horaire

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

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

5 Document daccompagnement 40 documents rédigés pour40 documents rédigés pour –exercer un choix pédagogique –réaliser différents types dactivités Quelques références bibliographiques dautres manipulations envisageablesQuelques références bibliographiques dautres manipulations envisageables Des documents complémentaires à lintention de lenseignantDes documents complémentaires à lintention de lenseignant

6 Choix pédagogique Centrer sur la compréhension des protocoles et des techniquesCentrer sur la compréhension des protocoles et des techniques Permettre un travail par thèmePermettre un travail par thème Respecter la liberté pédagogique de lenseignantRespecter la liberté pédagogique de lenseignant

7 Types dactivités Manipulation élèveManipulation élève Autres activitésAutres activités –recherche documentaire –étude dun texte –analyse dun protocole écrit ou dune manipulation filmée –etc. Exercices dentraînementExercices dentraînement

8 Onze séances autour dun thème… Textile et papierTextile et papier Médecine et pharmacieMédecine et pharmacie Boissons et alimentationBoissons et alimentation Chimie et artChimie et art Chimie et agricultureChimie et agriculture

9 Thème « médecine et pharmacie » Partie A (2 séances) Extraction de leugénol (A01)Extraction de leugénol (A01) Principes actifs dun médicament (A07)Principes actifs dun médicament (A07) Partie B (2 séances) Synthèse du paracétamol (B1)Synthèse du paracétamol (B1) Synthèse de lessence de Wintergreen (B4) ou synthèse dun polyester biodégradable (fil chirurgical)Synthèse de lessence de Wintergreen (B4) ou synthèse dun polyester biodégradable (fil chirurgical)

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

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

12 Tableaux récapitulatifs Pour choisir une manipulation en fonction de lespèce chimique extraite, synthétisée, dosée…de lespèce chimique extraite, synthétisée, dosée… des techniques mises en œuvredes techniques mises en œuvre des réinvestissements possiblesdes réinvestissements possibles du thème directeur choisidu thème directeur choisi du domaine dapplicationdu domaine dapplication

13 TPA05A06A07 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. diverspropan-2-ol/ ammoniaque acétate déthyle/ éther diméthylique Révélation chromato. visuelle UV Réinvestissements autres que A11 et A12 Relation structure- propriétés

14 Partie A : un exemple A05 – Colorants alimentaires dans un sirop Chromatographie de partage sur papierChromatographie de partage sur papier Influence de la nature de léluant (relation structure-propriétés)Influence de la nature de léluant (relation structure-propriétés) Mise en œuvre dune technique dextraction des colorantsMise en œuvre dune technique dextraction des colorants (fixation sur la laine)

15 Choix de léluant éluant 1 éluant 2 éluant 3 éluant 4 éluant 5 éluant 6 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 couleurStructure moléculaire et couleur –composés aromatiques –lien avec le programme de physique

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

18 Spectre dabsorption du bleu patenté V Spectre dabsorption du sirop de menthe Spectre dabsorption du jaune de tartrazine 640 nm 425 nm 640 nm 425 nm 450 nm

19 Partie B Compétences exigiblesCompétences exigibles –compétences expérimentales, différentes techniques, sécurité –justification des étapes dun protocole –groupe caractéristique amide Réinvestissements Seconde et Première SRéinvestissements Seconde et Première S Approfondissements enseignement obligatoire de Terminale SApprofondissements enseignement obligatoire de Terminale S

20 Réinvestissements Seconde et Première S Lire et écrire des formules chimiquesLire et écrire des formules chimiques –squelettes carbonés –groupes caractéristiques –isomérie Z et E Reconnaître des types de réactionsReconnaître des types de réactions Tableau descriptif de lévolution du systèmeTableau descriptif de lévolution du système

21 Approfondissements enseignement obligatoire de Terminale S État déquilibre dun système, rendementÉtat déquilibre dun système, rendement Contrôle de la transformationContrôle de la transformation Réactions compétitivesRéactions compétitives Groupes caractéristiques (ester, anhydride dacide)Groupes caractéristiques (ester, anhydride dacide)

22 Synthèses proposées ParacétamolParacétamol ButanoneButanone Acide benzoïqueAcide benzoïque Esters odorantsEsters odorants VanillineVanilline Synthèses proposées en Première SSynthèses proposées en Première S Autres…Autres…

23 Une étape dans la synthèse du paracétamol (B1) Familles de composés + (CH 3 CO) 2 O + CH 3 CO 2 H dans eau + acide acétique Contrôle de la transformation Réaction entre deux groupes caractéristiques Réactions compétitives ? Contrôle qualité excès + anhydride restant excès + anhydride restant

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

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

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

27 Démarche Titrage des ions hydrogénocarbonateTitrage des ions hydrogénocarbonate –à laide dun pH-mètre –à laide dun indicateur coloré approprié Utilisation possible dun logiciel de simulation Comparaison à linformation portée sur létiquetteComparaison à linformation portée sur létiquette

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

29 Courbe de titrage conductimétrique Courbe dévolution de la conductivité de la solution de lait en fonction du volume, V, de la solution de nitrate dargent versé

30 Application du critère dévolution pour la réaction support du titrage Situation 1,0 mL de solution de nitrate dargent de concentration molaire 1, mol.L -1 est ajouté à 250 mL de lait préalablement dilué contenant 1,0 g.L -1 dions chlorure. Ag + (aq) + Cl - (aq) = AgCl(s)K = 10 9,7 5, [Ag + ] = 4, mol.L -1 et [Cl - ] = 2, mol.L -1 Calcul de Q r,i dans létat initial du système : Q r,i < K : le système évolue vers la formation du chlorure dargent (sens direct) K = 5,0.10 9

31 Des manipulations connues… Des réinvestissements possibles Application du critère dévolution pour les titragesApplication du critère dévolution pour les titrages Réactions compétitivesRéactions compétitives –indicateurs de fin de réaction (précipitation, complexation, oxydoréduction) –diagrammes de distribution Groupes caractéristiquesGroupes caractéristiques Types de réactions…Types de réactions…

32 Partie D : de la matière première à la formulation Séparer : une étape dans lélaboration dun métalSéparer : une étape dans lélaboration dun métal Électrolyser : fabriquer, purifier, protéger, embellirÉlectrolyser : fabriquer, purifier, protéger, embellir Formuler, conditionnerFormuler, conditionner RécupérerRécupérer 3 séances

33 Partie D : un exemple D1 – Production dun oxyde, lalumine, à partir dun minerai, la bauxite Pourcentage en masse (bauxite rouge de lHérault) Al 2 O 3, n H 2 O54 Fe 2 O 3 20 SiO 2 4 TiO 2 3 H2OH2O19 Al 2 O 3, n H 2 O54 Fe 2 O 3 20

34 Démarche et objectifs Expériences simplesExpériences simples –comprendre le principe de lextraction de lalumine –mettre en évidence limportance dune propriété, lacidobasicité, sur un procédé industriel

35 Purification de lalumine en quatre étapesPurification de lalumine en quatre étapes –dissolution de lalumine contenue dans le minerai en milieu basique –élimination des impuretés par décantation et filtration –régénération de lalumine par précipitation de lhydroxyde daluminium –calcination de lhydroxyde daluminium : obtention de lalumine purifiée Démarche et objectifs

36 Prolongement expérimental possible dosage de lélément fer dans la bauxite dissolution de lalumine décantation et filtration précipitation de lhydroxyde daluminium calcination de lhydroxyde daluminium traitement des « impuretés » solides : dissolution en milieu acide de loxyde de fer précipitation de lhydroxyde daluminium calcination de lhydroxyde daluminium traitement des « impuretés » solides : dissolution en milieu acide de loxyde de fer dissolution de lalumine décantation et filtration

37 Dosage de lélément fer Réduction des ions fer(III) en ions fer(II) par le zincRéduction des ions fer(III) en ions fer(II) par le zinc Titrage doxydoréduction par les ions dichromateTitrage doxydoréduction par les ions dichromate

38 Prolongements possibles en activité documentaire Extraction industrielle de lalumine à partir de la bauxite : procédé BayerExtraction industrielle de lalumine à partir de la bauxite : procédé Bayer Principe de la réduction électrolytique de loxyde daluminium liquidePrincipe de la réduction électrolytique de loxyde daluminium liquide Lindustrie de laluminium, quels risques pour la santé ?Lindustrie de laluminium, quels risques pour la santé ? Le tri sélectif des déchets et récupération de laluminiumLe tri sélectif des déchets et récupération de laluminium

39 Usine daluminium, Gardanne, 15 mai 1898 Lalumine à Gardanne de 1893 à nos jours, P. MIOCHE, PUG 1994

40 Pour finir… Le document daccompagnement à paraître au fur et à mesureLe document daccompagnement à paraître au fur et à mesure ou et prochainement sur le site Eduscol Appels à contributionsAppels à contributions Offres de formation : hydrométallurgie, J.L. Vignes, IUFM CréteilOffres de formation : hydrométallurgie, J.L. Vignes, IUFM Créteil

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