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Dossiers pédagogiques pour le lycée
Rubrique(s) : Événements
La Fondation de la Maison de la Chimie et Les Éditions Nathan se sont associés pour proposer aux enseignants et aux élèves des dossiers pédagogiques conformes aux nouveaux programmes des lycées pour les enseignements des classes de 2de et les enseignements de spécialités des classes de 1re générale et 1res STL, ST2S, STD2A et STI2D.
Vous pouvez d’ores et déjà découvrir les premiers dossiers ainsi que le sommaire des 20 dossiers que nous proposerons durant cette année scolaire 2019/2020.
Si Mendeleïev est très connu pour sa classification des éléments, ses premiers travaux de chimie ont porté sur un sujet bien différent : la contraction des mélanges eau/alcool. Par la suite, à tort, on lui a attribué une découverte étonnante concernant la vodka !
Phase de voeux sur Parcoursup
Rubrique(s) : Événements
La phase des vœux sur la plateforme d’admission post bac Parcoursup est ouverte depuis le 22 janvier. Dès aujourd’hui les lycéens peuvent y entrer leurs dix vœux sans ordre de préférence et ce jusqu’au 12 mars.
Chers lycéens et professeurs, dans vos choix n’oubliez pas la chimie et ses disciplines voisines telles que le génie chimique, la biochimie, la science des matériaux, vous offrent des formations scientifiques et technologiques qui conduisent à des métiers super intéressants.
Retrouver des fiches métiers, des parcours de formation et des vidéos dans l’espace métiers de Mediachimie.
Mais si vous voulez encore plus de détails sur votre future carrière et rencontrer les professionnels et industriels de la chimie patientez un peu et venez au « Village de la chimie » les 28 et 29 février au Parc floral de Vincennes où, parmi les nombreux stands des organismes, le stand de Mediachimie.org vous dévoilera les nombreux parcours de formation et de carrière et animera 2 ateliers sur ce thème le vendredi et le samedi.
Les biocarburants n’ont pas toujours bonne presse. Issus de la biomasse, leur production peut en effet entrer en concurrence avec la production vivrière. Avec la raréfaction du pétrole, il semble pourtant probable qu’ils entrent de plus en plus dans le mix énergétique destiné au transport. Comment court-circuiter le cycle géochimique propre au pétrole et produire en quelques heures ce que la nature a mis plusieurs millions d’années à créer ? Dans cet article, on s’intéresse à une molécule dont la production issue de la biomasse est en cours de développement : l’isobutène.
Parties des programmes de physique-chimie associées :
- Programme d’enseignement scientifique de terminale générale : Partie 1.4 : Énergie, choix de développement et futur climatique
- Programme de physique-chimie et mathématiques de terminale STI2D : Matières et matériaux – Combustion
La pratique de la plongée sous-marine n’a été rendu possible que par une succession d’améliorations techniques : découverte de la vulcanisation, recours à l’air comprimé, invention du scaphandre... Malgré les progrès réalisés, un problème est longtemps resté mystérieux, qu’on appelait alors le « mal des scaphandriers ». Les premiers plongeurs ne remontaient en effet pas indemnes de leur immersion : douleurs et blocages aux articulations, paralysies, vieillissement prématuré, voire décès. Une solution est aujourd’hui bien connue pour limiter ces effets et éviter les accidents les plus graves. En quoi consiste-elle, quel en est le principe ?
Programme d’enseignement de spécialité de physique-chimie de la classe de première de la voie générale (en vigueur à partir de la rentrée 2019) – Mouvement et interaction – 3. Description d’un fluide au repos
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Cette chimie qui a illuminé nos villes
Rubrique(s) : Éditorial
Les marchés de Noël ont déménagé, les décorations et guirlandes de nos rues sur le point d’être démontées se balancent encore, et alors que sonne encore dans nos têtes le tube désenchanté de Gold « Ville de lumière, j’ai besoin de toi ! », peu savent la quantité de découvertes et de travaux qui ont conduit à de telles profusions de beauté visuelle (1).
Oublions les vieilles lampes à filaments aux verres colorés qui se balançaient entre les platanes des places des villages le soir du 14 juillet. La lampe à incandescence inventée par Thomas Edison avec filament de carbone en 1879 puis de tungstène au XXe siècle est maintenant bannie de la vente au profit des ampoules à basse consommation ou mieux encore des LED (Light Emetting Diode) qui ont envahi toutes les décorations lumineuses de Noël.
L’émission de lumière par des diodes semi-conductrices de SiC était connu depuis 1907 mais ce n’est qu’en 1929 qu’un brevet sur le principe d’émission fut déposé et il fallut plus de trente ans pour qu’une première LED donne une émission dans le rouge en 1962 (2).
Le principe des émissions par des semi-conducteurs électroluminescents est assez simple. Ils sont caractérisés par une bande de valence et une bande de conduction séparées par un « gap » d’énergie Eg. Lorsqu’un courant électrique active le semi-conducteur, un déséquilibre se crée entre les deux bandes et les électrons de la bande de conduction se combinent avec les trous créés dans la bande de valence en émettant un photon de fréquence ν tel que hν= Eg liée à la valeur du gap. Les chimistes du solide ont fait leur gamme en partant des semi-conducteurs de type III-V (3) pour obtenir du rouge avec GaAs et AlGaAs, du jaune avec GaAsP, du vert pour GaN. Ce n’est qu’en 1993 que des chercheurs japonais, prix Nobel en 2014 (4), ont obtenu la LED bleu avec la composition InGaN permettant grâce à une émission vers 480 nm de relancer la commercialisation des lecteurs sur support optique des DVD et de relever le défi économique de la lumière blanche pour le grand public. En effet plutôt que la recomposer avec trois LED bleu-rouge-vert on utilise maintenant l’émission d’une LED bleu encapsulée dans un dôme de silicone sur lequel on a une couche mince de luminophore émettant dans le jaune dont la composition est par exemple à base de YAG dopé au cérium (Y3Al5O12 : Ce3+). Les recherches actuelles tendent à diminuer la proportion d’émission bleue qui donne une lumière blanche trop froide pour une lumière plus chaude dans le jaune avec des luminophores (5) dopés à l’europium Eu2+ ou des oxysulfures avec des défauts structuraux pour limiter le recours aux lanthanides.
Les LED sont concurrencées par les OLED (Organic Light Emetting Diode) (6) qui sont constituées d’une couche mince de polymère semi-conducteur entre deux électrodes. Ces semi-conducteurs organiques sont caractérisés par l’alternance de simples liaisons et doubles liaisons carbones dites π-conjuguées. Les orbitales moléculaires ont alors deux niveaux, la plus basse est liante (HOMO), la plus haute antiliante (LUMO) qui s’assimilent aux deux bandes des semi-conducteurs métalliques avec les mêmes processus de recombinaison électrons-trous s’accompagnant d’émission de lumière. Si les OLED ont conquis les écrans plats des télévisions et des smartphones, elles ne sont pas encore concurrentielles pour les décorations lumineuses.
Mais la chimie est encore présente lors des nuits du nouvel an avec les incontournables feux d’artifices qui enflamment le ciel des métropoles (7). Leur principe est lié à la réaction chimique de combustion qui mêle un oxydant (nitrate, perchlorate) et un réducteur (carbone, soufre, magnésium) avec fort dégagement de chaleur et de gaz. Pour colorer les flammes on y ajoute des sels métalliques ; de strontium pour le rouge, sodium pour le jaune, baryum pour le vert, cuivre pour le bleu et poudres de magnésium ou aluminium pour le blanc éclatant. Notons que le tir et les explosions en altitude imposent que ce soient des professionnels qui sont en charge de ces feux et qu’il est toujours déconseillé que de simples amateurs s’y impliquent car leur sécurité est en jeu (8). C’est avec quelques regrets que janvier moins lumineux se déroule. Adieu la chimie des couleurs… À la fin de l’année 2020 !
Jean-Claude Bernier et Catherine Vialle
Janvier 2020
Pour en savoir plus :
(1) Lumière et couleurs (vidéo)
(2) EnLEDissez-vous !
(3) Les radars des avions Rafale (Chimie et… junior)
(4) Un prix Nobel éclairé
(5) Fluorescence (vidéo)
(6) Les diodes électroluminescentes organiques : des sources « plates » de lumière
(7) Les feux d’artifice des frères Proust (Petites histoires de la chimie)
(8) Une enquête explosive (Chimie et… junior)
De tous temps, l’Homme observe la matière pour mieux appréhender son environnement. Cette démarche s’avère d’autant plus nécessaire pour comprendre l’Histoire et nos origines.
Seconde Physique-Chimie
Objectif : Étude de différentes techniques pour observer l’invisible
Constitution et transformation de la matière
Ondes et signaux
Vision et image
Notions et contenus : Lumière blanche, lumière colorée. Spectres d’émission. Longueur d’onde dans le vide. Dispersion de la lumière blanche
Constitution et transformation de la matière
Modélisation de la matière à l’échelle microscopique
Notions et contenus :Entités chimiques: molécules, atomes, ions. Cortège électronique de l’atome. Ions monoatomiques
Source : Dossier pédagogique réalisé par les Éditions Nathan en partenariat avec La Fondation de la Maison de la Chimie et Mediachimie
Le Soleil, formidable boule d’énergie, nous transmet la chaleur et la lumière nécessaires à la vie sur notre planète.
Comment notre étoile fait-elle pour fonctionner et produire son énergie ? Comment le Soleil évoluera-t-il dans le futur ? Et pourquoi devons-nous notre existence aux étoiles en général ?
En répondant à ces différentes questions, nous nous familiariserons avec des réactions capables de libérer une importante quantité d’énergie : les réactions nucléaires.
Seconde Physique-Chimie
Objectif : Comprendre la notion d’isotope. Différencier une réaction nucléaire d’une réaction physique ou chimique. Apprendre l’écriture symbolique d’une réaction de fusion. Se familiariser avec la notion d’énergie libérée dans une réaction de fusion nucléaire. Appréhender les différentes notions dans le cadre de l’étude sur le Soleil.
Constitution et transformation de la matière
Thème 2 - Modélisation des transformations de la matière et transfert d’énergie
Partie C - Transformations nucléaires
Notions et contenus : Isotopes. Écriture symbolique d’une réaction nucléaire. Aspects énergétiques des transformations nucléaires : Soleil, centrales nucléaires.
Source : Dossier pédagogique réalisé par les Éditions Nathan en partenariat avec La Fondation de la Maison de la Chimie et Mediachimie
Partie A : La pile à combustible
Partie B : Étude de la pile Daniell
Première STI2D
Objectif : Comprendre la notion d’oxydant et de réducteur dans une pile et application concrète des piles.
Étude expérimentale de la pile Daniell.
Matière et matériaux
Transferts d’électrons lors d’une transformation chimique
Capacités : Analyser le fonctionnement d’une pile en termes de transfert d’électrons et de réaction d’oxydo-réduction. Étudier le fonctionnement d’une pile.
Activité expérimentale :
Source : Dossier pédagogique réalisé par les Éditions Nathan en partenariat avec La Fondation de la Maison de la Chimie et Mediachimie
On estime qu’environ 5 tonnes d’acier disparaissent chaque seconde dans le monde : un important problème économique, mais aussi de sécurité et de protection environnementale (accident par rupture de pièce de structure, toxicité due aux oxydes métalliques…).
Première STI2D
Objectif : Découvrir les problèmes liés à la corrosion des métaux et les différents moyens de protection.
Matière et matériaux
Oxydo-réduction, corrosion des matériaux, piles
Notions et contenus : Corrosion des matériaux. Aciers inoxydables, métaux nobles. Protection contre la corrosion.
Activité expérimentale : Mise en évidence expérimentale de la corrosion du fer et de sa protection.
Source : Dossier pédagogique réalisé par les Éditions Nathan en partenariat avec La Fondation de la Maison de la Chimie et Mediachimie