Cours 1ère année
Cours 2e année
Cours 3e année
Travaux pratiques 2e année
Travaux pratiques 3e année
Enseignement assisté par ordinateur
L'ensemble des branches de la nouvelle maturité se décompose en 7 disciplines fondamentales, une option spécifique et une option complémentaire. La chimie peut donc être enseignée à trois niveaux différents:
Discipline fondamentale.
1ère année.
Sujets abordés: historique de la découverte de l'atome, sa constitution, définition d'une réaction chimique, description et étude expérimentale du tableau périodique, liaison chimique, liaisons intermoléculaires, l'eau et ses propriétés inhabituelles, les sels.
2ème année.
Sujets abordés: l'oxydo-réduction, l'électrochimie, l'équilibre chimique, les acides et les bases, un peu de chimie organique.
Matériel nécessaire.
Option spécifique.
1ère année.
L'option spécifique aborde la chimie sous son aspect quantitatif et développe les modèles de façon plus systématique qu'en discipline fondamentale. Un nouveau chapitre est développé: la stoechiométrie, avec la loi des gaz parfaits et des notions de concentration.
2ème année.
3ème année.
Option complémentaire
L'option complémentaire peut regrouper aussi bien des élèves qui ont besoin de la chimie pour leur cursus universitaire, que d'élèves voulant satisfaire leur curiosité pour cette discipline. Les sujets traités seront choisis d'entente avec les élèves dans la liste ci-dessous, non exhaustive:
chimie alimentaire, parfums, colorants, toxicologie, photographie, piles, médicaments, polymères, chimie de l'air, chimie de l'eau, etc
Parallèlement aux sujets de la vie courante, certains chapitres de base seront structurés pour pouvoir être traités de manière plus rigoureuse que dans le cours de base.
Travaux pratiques.
Les travaux pratiques sont préparés dans des bacs dans lesquels se trouvent les solutions spécifiques à chaque TP dans des compte-gouttes ou dans des flacons étiquetés prévus pour 6 groupes. Un panneau sur lequel est dessinée la verrerie est affiché au laboratoire: au-dessous de chaque pièce est écrit un numéro correspondant au tiroir ou à l'armoire où se trouve ce matériel. Chaque plan de travail comporte deux robinets (sur l'un d'eux est branchée une trompe à vide), deux entrées de gaz et des prises de courant. Il y a 2 hottes ventilées dans la salle de travaux pratiques.
Discipline fondamentale
1ère année (5 à 6 TP)
2ème année (5 à 6 TP)
Option spécifique et option complémentaire.
En option spécifique les travaux pratiques commencent en deuxième année. Ils seront choisis dans la liste ci-dessous:
Parallèlement à ces TP, des groupes s'initient, par rotation, à l'enseignement assisté par ordinateur à l'aide de deux expériences: titrage acide-base et cinétique chimique.
Enseignement assisté par ordinateur.
La plus grosse partie du matériel utilisé est commune à la chimie et à la biologie. Certains accessoires sont prévus uniquement pour la chimie: burette automatique et sonde pH par exemple. A l'heure actuelle 4 expériences sont possibles à l'aide de ce matériel: titrage acide-base, cinétique chimique, thermochimie et loi des gaz. Seules les deux premières expériences ont été utilisées.
- titrage acide base.
Boîtiers: chronociné et adaptateur pH.
Tout titrage acide-base est possible: le contrôle de la burette automatique est piloté par ordinateur. La variation du pH est affichée en continu et l'addition d'acide ou de base peut être interrompue ou au contraire prolongée à tout moment. Des courbes théoriques peuvent être superposées aux courbes expérimentales (uniquement pour les acides monoprotiques) et le calcul du point d'équivalence peut se faire selon deux méthodes (dérivée ou tangentes). La partie fastidieuse du titrage peut être ainsi diminuée au profit d'un plus grand nombre d'essais (dilution par exemple) et on peut vérifier assez rapidement, par superposition, si les prévisions des pKa et des concentrations sont corrects. Les élèves peuvent bien visualiser les différences entre un acide faible et un acide fort, les sones tampon, grâce à l'allure de la courbe.
Application au dosage de l'acide phosphorique dans le coca-cola.
Identification d'un acide organique mono ou diprotique.
- cinétique chimique
Boîtiers: chronociné et luxmètre.
La réaction étudiée est la suivante:
Le but est de mesurer le temps de fabrication d'une même quantité de iode. Pour cela on réduit le iode formé par cette réaction avec une quantité prédéterminée de thiosulfate de sodium Na2S2O3 de concentration connue. Cette réaction (2) est très rapide et n'influence pas la réaction étudiée.
Le iode, en présence d'amidon, donne une coloration bleu sombre. On verse initialement dans le mélange réactionnel un peu d'empois d'amidon: lorsque la solution devient foncée cela signifie que tout le thiosulfate a été consommé. A ce moment, la cellule photoélectrique réagit: on entend un BIP sonore et le temps est relevé. On injecte alors une quantité identique de thiosulfate, jusqu'à sa consommation complète et nouvelle apparition d'une couleur sombre: un deuxième temps est noté et ainsi de suite.
Exploitation des résultats.
On peut superposer à la courbe de mesures la courbe exponentielle théorique.
On peut superposer des courbes de mesure faites sous des conditions expérimentales différentes: avec ou sans catalyseur, à des températures différentes.
On peut calculer les vitesses (tangentes) à plusieurs points de la courbe, c'est-à-dire à des concentrations différentes.
Si on reporte sur un graphique, pour une même concentration, la vitesse en fonction de la température on obtient l'énergie d'activation.
