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Terminale S Spécialité
Résumé des notions et activités abordées au cours
de l’année 2013-2014
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Sommaire
THEME 1- L’EAU ............................................................................................................................................................................ 3
EAU ET ENVIRONNEMENT : QUELS ROLES L’EAU JOUE-T-ELLE DANS NOTRE ENVIRONNEMENT ? ............................................... 4
EAU ET RESSOURCES : COMMENT GERER LES RESSOURCES EN EAU SUR TERRE ? ......................................................................... 5
EAU ET ENERGIE : COMMENT L’EAU PEUT-ELLE REMPLACER LE PETROLE ? ................................................................................. 6
THEME 2 - SON ET MUSIQUE ................................................................................................................................................... 7
EMETTEURS ET RECEPTEURS SONORES : QUELLES SONT LES CARACTERISTIQUES DES EMETTEURS ET RECEPTEURS
SONORES ? .......................................................................................................................................................................................... 8
INSTRUMENTS DE MUSIQUE : COMMENT EMETTRE DES SONS DIFFERENTS A L’AIDE D’UN INSTRUMENT DE MUSIQUE ? .......... 9
SON ET ARCHITECTURE : COMMENT L’ARCHITECTURE PERMET-ELLE D’AMELIORER L’ACOUSTIQUE ? ................................... 10
THEME 3 – MATERIAUX .......................................................................................................................................................... 11
CYCLE DE VIE : QUELLES SONT LES ETAPES DE LA VIE D’UN MATERIAUX ? ................................................................................. 12
STRUCTURE ET PROPRIETES : EN QUOI LES PROPRIETES D’UN MATERIAU SONT-ELLES LIEES A SA STRUCTURE ? ................. 13
NOUVEAUX MATERIAUX : PROPRIETES ET APPLICATIONS DES NOUVEAUX MATERIAUX ? ....................................................... 14
FICHES METHODE ET AIDE .................................................................................................................................................... 15
LA RESOLUTION DE PROBLEMES .................................................................................................................................................... 16
UTILISATION DU MANUEL EN AUTONOMIE POUR L’EVALUATION DES COMPETENCES .............................................................. 17
FICHES TECHNIQUES ................................................................................................................................................................ 18
EXPLOITER UN SON AVEC AUDACITY ............................................................................................................................................. 18
EXPLOITATION D’UN DOSAGE : L’EQUIVALENCE ........................................................................................................................... 18
DOSAGE PAR ETALONNAGE ............................................................................................................................................................ 19
DOSAGE SPECTROPHOTOMETRIQUE : ............................................................................................................................................................. 19
DOSAGE CONDUCTIMETRIQUE : ....................................................................................................................................................................... 20
DOSAGES PAR TITRAGE .................................................................................................................................................................. 21
DOSAGE PAR TITRAGE PH-METRIQUE ............................................................................................................................................................ 21
DOSAGE PAR TITRAGE CONDUCTIMETRIQUE ................................................................................................................................................. 21
DOSAGE PAR TITRAGE COLORIMETRIQUE ...................................................................................................................................................... 22
REALISER UNE CCM POUR CONTROLER LA PURETE D’UN PRODUIT ........................................................................................... 22
REALISER UNE EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE ............................................................................................................................ 23
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THEME 1- L’EAU
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EAU ET ENVIRONNEMENT : Quels rôles l’eau joue-t-elle dans notre environnement ?
Mots clés extraits du B.O. :
Mers, océans ; climat ; traceurs chimiques. Érosion, dissolution, concrétion. Surveillance et lutte physico-chimique contre les pollutions ; pluies acides Notions nécessaires pour cette partie : Dosages Définition et principe d’un dosage ; Différents type de dosages (colorimétrique, pH-métrique, conductimétrique, par étalonnage…) Mélange stœchiométrique et notion d’équivalence. Réactions acido-basiques Couples acide/base, définition et pKa ; pH d’une solution ; Domaines de prédominance. Réactions d’oxydoréduction Couples oxydant/réducteur ; Écriture de l’équation d’une réaction d’oxydoréduction. Réactions nucléaires (Première S) Activités :
1- Les courants océaniques, régulateurs du climat 2- Les traceurs chimiques 3- La salinité de l’eau de mer 4- Dosage de l’eau polluée par le dioxyde de soufre SO2 5- Dosage d’une eau ferrugineuse 6- La dureté de l’eau
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EAU ET RESSOURCES : Comment gérer les ressources en eau sur Terre ?
Mots clés extraits du B.O. :
Production d’eau potable ; traitement des eaux ; Ressources minérales et organiques dans les océans ; hydrates de gaz.
Notions nécessaires pour cette partie : Réactions d’oxydoréduction Couples oxydant/réducteur ; Écriture de l’équation d’une réaction d’oxydoréduction. Fonctionnement d’une pile (Première S) Activités :
1- Dessalement de l’eau de mer.
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EAU ET ENERGIE : Comment l’eau peut-elle remplacer le pétrole ?
Mots clés extraits du B.O. :
Piles à combustible. Production de dihydrogène.
Notions nécessaires pour cette partie : Fonctionnement d’une pile (première S) ; Énergie et puissance électrique. Activités :
1- Production de dihydrogène par électrolyse 2- Caractéristique d’une pile à combustible (PAC).
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THEME 2 - SON ET MUSIQUE
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EMETTEURS ET RECEPTEURS SONORES : Quelles sont les caractéristiques des
émetteurs et récepteurs sonores ?
Mots clés extraits du B.O. :
Voix ; acoustique physiologique. Microphone ; enceintes acoustiques ; casque audio. Reconnaissance vocale.
Notions nécessaires pour cette partie : Phénomène périodique, période et fréquence Les fonctions sinusoïdales ; Ondes sonores et ultrasonores Activités :
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INSTRUMENTS DE MUSIQUE : Comment émettre des sons différents à l ’aide d’un
instrument de musique ?
Mots clés extraits du B.O. :
Instruments à cordes, à vent et à percussion. Instruments électroniques. Acoustique musicale ; gammes ; harmonies. Traitement du son.
Notions nécessaires pour cette partie : Spectre d’un son Niveau d’intensité sonore Activités :
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SON ET ARCHITECTURE : Comment l’architecture permet-elle d’améliorer
l’acoustique ?
Mots clés extraits du B.O. :
Auditorium ; salle sourde. Isolation phonique ; acoustique active ; réverbération.
Notions nécessaires pour cette partie : Réflexion et réfraction d’une onde ; Diffraction et interférences ; Puissance et énergie. Activités :
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THEME 3 – MATERIAUX
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CYCLE DE VIE : Quelles sont les étapes de la vie d’un matériaux ?
Mots clés extraits du B.O. :
Élaboration, vieillissement, corrosion, protection, recyclage, élimination. Notions nécessaires pour cette partie : Activités :
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STRUCTURE ET PROPRIETES : En quoi les propriétés d’un matériau sont-elles liées à
sa structure ?
Mots clés extraits du B.O. :
Conducteurs, supraconducteurs, cristaux liquides. Semi-conducteurs, photovoltaïques. Membranes. Colles et adhésifs Tensioactifs, émulsions, mousses.
Notions nécessaires pour cette partie : Activités :
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NOUVEAUX MATERIAUX : Propriétés et applications des nouveaux matériaux ?
Mots clés extraits du B.O. :
Nanotubes, nanoparticules. Matériaux nanostructurés. Matériaux composites Céramiques, verres. Matériaux biocompatibles, textiles innovants.
Notions nécessaires pour cette partie : Activités :
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FICHES METHODE ET AIDE
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La résolution de problèmes
Un “problème” est une situation contextualisée dans laquelle on a un but explicite à atteindre, et pour laquelle on ne voit pas immédiatement ce qu’il faut faire.
Dans ce type de situation, il est essentiel de mettre en oeuvre une stratégie de résolution car :
- les étapes de la résolution ne sont pas données,
- la formulation du problème rend impossible une résolution "mécanique" par l’application directe d’une formule par exemple,
- plusieurs chemins de résolution sont possibles,
- les données utiles ne sont pas apportées de manière séquentielle et locale ; il peut y avoir des données manquantes, voir des données inutiles,
- ...
Les étapes de la résolution
Comprendre / s'approprier le problème
- quelle est l'inconnue, quelles sont les données fournies, utiles, inutiles, manquantes ...,
- peut-on représenter la situation par un schéma ? peut-on reformuler la question ou la problématique pour mieux l'appréhender ? ...,
- extraire les informations utiles des documents.
Concevoir un plan de résolution
- ai-je déjà résolu un problème similaire (on peut alors s'en inspirer),
- peut-on faire des hypothèses simplificatrices (souvent on ne cherche qu'un ordre de grandeur),
- quels sont les domaines de la physique ou de la chimie (ou autres) concernés ; quelles connaissances puis-je mobiliser (définitions, formules, ordres de grandeur ...),
- au final, cela s'apparente à poser des questions intermédiaires qui mènent à la réponse de la problématique (comme dans les exercices classiques) et dont chaque réponse sert de point de départ à la question suivante.
Mettre en œuvre la résolution
- utiliser les lois, les données, faire les calculs,
- poser correctement l'expression du résultat (unité, notation scientifique, chiffres significatifs, incertitude ...).
Avoir un regard critique sur la solution
- le résultat est-il vraisemblable (ordre de grandeur ? confrontation avec une observation,... )
- peut-on vérifier le résultat (peut-on faire une expérience de vérification, trouver des données tabulées, ...) ?
- peut-on obtenir le résultat différemment ? pouvait-on le voir d'un coup d'œil ?
- ...
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Utilisation du Manuel en autonomie pour l’évaluation des compétences
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FICHES TECHNIQUES
Exploiter un son avec Audacity
Le logiciel Audacity permet de réaliser des transformées de Fourier, comme Regressi.
- Ouvrir le logiciel
- Cliquer sur Fichier puis Ouvrir. Sélectionner le fichier correspondant.
- Sélectionner la partie du son correspondant à l’approche de la source
- Dans l’onglet Analyse, cliquer sur Tracer le spectre…
- En déplaçant le curseur sur le spectre, lire en-dessous du graphique les valeurs de la fréquence
fondamentale et des harmoniques. Relever les valeurs des six premières fréquences et en déduire par une
moyenne la valeur de la fréquence fondamentale f.
- Fermer la fenêtre du spectre.
- Faire la même chose lorsque la source s’éloigne pour trouver f ‘
- Connaissant les valeurs de f et f ‘, appliquer la formule de l’effet Doppler (généralement donnée) pour
trouver la vitesse v de la source
Exploitation d’un dosage : l’équivalence
A l’équivalence, il y a changement de réactif limitant. Les réactifs ont alors été introduits dans les proportions
stœchiométriques.
Si l’équation de la réaction mise en jeu lors du titrage est de la forme aA + bB → cC + dD, on a alors la relation :
b
n
a
n BA (Relation à transformer à l’aide des concentrations et des volumes de chaque réactif)
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Dosage par étalonnage
DOSAGE SPECTROPHOTOMETRIQUE :
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DOSAGE CONDUCTIMETRIQUE :
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Dosages par titrage
DOSAGE PAR TITRAGE PH-METRIQUE
- Rincer la burette avec de l’eau puis avec la solution titrante.
- Dans la burette graduée mettre la solution titrante, dans le bécher mettre la solution titrée et installer le pH-
mètre (préalablement étalonné à l’aides des solutions tampon).
- Relever les valeurs du pH en fonction du volume de solution titrante
versé (Ne pas oublier de resserrer les mesures lorsque le pH
commence à varier fortement).
- Tracer la courbe pH = f(Vtitrante) (LatisPro)
- Repérer le volume équivalent (deux méthodes) :
o Méthode des tangentes
o Méthode de la dérivée :
Il s’agit d’une méthode numérique, la dérivée est calculée à l’aide de
synchronie, puis représentée en fonction du volume de réactif titré versé.
L’abscisse du maximum de cette fonction correspond au volume de
réactif titrant versé à l’équivalence.
- Grâce à l’équation de la réaction, en déduire la relation à l’équivalence
entre les concentrations des réactifs.
- Calculer la concentration de l’espèce titrée.
- Calculer l’écart relatif entre la valeur obtenue expérimentalement et la
valeur théorique.
DOSAGE PAR TITRAGE CONDUCTIMETRIQUE
- Rincer la burette avec la solution titrante.
- Dans la burette graduée mettre la solution titrante, dans le bécher mettre la
solution titrée et installer le conductimètre (préalablement étalonné à l’aide
d’une solution étalon).
- Relever les valeurs de la conductivité en fonction du volume de solution
titrante versé.
- Tracer la courbe σ = f(Vtitrante) (LatisPro)
- Repérer le volume équivalent qui se situe à la cassure de la courbe (rupture
de pente)
- Grâce à l’équation de la réaction, en déduire la relation à l’équivalence entre
les concentrations des réactifs.
- Calculer la concentration de l’espèce titrée.
- Calculer l’écart relatif entre la valeur obtenue expérimentalement et la
valeur théorique..
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DOSAGE PAR TITRAGE COLORIMETRIQUE
- Rincer la burette avec la solution titrante.
- Dans la burette graduée mettre la solution titrante, dans le
bécher mettre la solution titrée.
- Choisir un indicateur coloré (le pH à l’équivalence doit être
contenu dans la zone de virage de l’indicateur coloré)
- Verser la solution titrante mL par mL jusqu’à observer un
changement de couleur (diminuer à 0,2 mL quand le
changement de couleur semble approcher).
- Noter le volume correspondant au changement de couleur :
c’est le volume équivalent.
- Grâce à l’équation de la réaction, en déduire la relation à
l’équivalence entre les concentrations des réactifs.
- Calculer la concentration de l’espèce titrée.
- Calculer l’écart relatif entre la valeur obtenue
expérimentalement et la valeur théorique.
Réaliser une CCM pour contrôler la pureté d’un produit
- Déposer dans la cuve à chromatographie l’éluant.
- Tracer, sans appuyer, au crayon à papier, un trait fin parallèle au bord inférieur de la plaque à une distance
de 1 cm de celui-ci. Dessiner le nombre de croix approprié sur cette ligne, et les nommer (une croix par
dépôt).
(on met en général : le réactif de départ, le produit synthétisé et le produit commercial)
Déposer sur chaque croix le dépôt correspondant.
- Placer la plaque dans la cuve, dépôts vers le bas. Attention, la ligne de dépôt doit être AU-DESSUS de
la surface de l’éluant !
- Refermer la cuve et ne pas la déplacer pendant l’élution.
- Lorsque le front de l’éluant arrive à environ 1cm du bord supérieur de la plaque, sortir celle-ci de la cuve et
marquer au crayon à papier le niveau atteint par le front de l’éluant. Refermer immédiatement la cuve à
chromatographie.
- Sécher la plaque.
- Révéler le chromatogramme (sous UV ou dans une solution de permanganate de potassium)
- Entourer délicatement au crayon à papier les taches obtenues et exploiter le chromatogramme.
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Réaliser une extraction liquide-liquide
- Introduire la solution à extraire et le solvant d'extraction dans l'ampoule à décanter à l’aide d’un entonnoir.
- Après avoir bouché l'ampoule, la tenir retournée à deux mains, et agiter.
- Dégazer entre chaque agitation.
- Déboucher l'ampoule, la reposer sur son support et laisser décanter.
- Récupérer ensuite les deux phases séparément.
- On peut recommencer l'extraction de la solution une nouvelle fois puis on réunit toutes les phases organiques
pour le séchage.