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1èreS DS 2 - Chapitres 3 et 4 Page 1/2 NOM : ..................................

1èreS DS 2 - Chapitres 3 et 4 Page 1/2 NOM : .............................................. Prénom : ............................................... 1ère S - DS 2 - 1h Chapitre 3 : Les sources de lumières colorées Chapitre 4 : Pigments et colorants Toute réponse doit être rédigée avec une phrase. La clarté, la précision de l’explication ainsi que l’orthographe rentrent en compte dans la notation de votre copie. Laisser une marge en haut et à gauche de la copie. Le barème est donné à titre indicatif. L’usage de la calculatrice est autorisé LES TÉLÉPHONES PORTABLES SONT INTERDITS EXERCICE 1 : LES ÉTOILES ARCTURUS ET SIRIUS (3,5 points) 1. Arcturus est une étoile située dans la constellation du Bouvier. Son profil spectral est représenté ci-contre : 1.1. Donner la valeur de la longueur d’onde λmax de la radiation émise avec le maximum d’intensité. /0,5 1.2. À quel domaine appartient-elle, infrarouge, visible ou ultraviolet ? Justifier. /0,5 1.3. La loi de Wien s’écrit : θ = 2,89.106 λmax - 273 avec θ : température en ºC et λmax en nm. Calculer la température de surface θ d’Arcturus. /1 2. Sirius est l’étoile principale de la constellation du grand chien. Sa température de surface θ1 est de 9627ºC. En déduire dans quel domaine se trouve la radiation qu’elle émet avec le maximum d’intensité. Justifier. /1,5 EXERCICE 2 : AUTOUR D’UN TEXTE D’ANDRÉ BRAHIC (8 points) Voici un extrait du livre d’André Brahic « Lumières d’étoiles » : La lumière blanche mélange toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. Comme on passe continûment d’une couleur à une autre en changeant graduellement de nuance, on dit que la lumière blanche possède un spectre continu. Mais les astronomes ont remarqué dès le XVIIIe siècle la présence de fines bandes noires dans la lumière solaire. Il manque des couleurs très précises et spécifiques, comme si elles ne nous étaient pas parvenues. Après quelques tâtonnements, Ils ont compris alors que ces raies sombres traduisaient la présence d’éléments chimiques sur le trajet des rayons lumineux. Joseph Von Fraunhofer fut le premier, en 1814, à observer ces disparitions de lumière et à les attribuer à un phénomène d’absorption par un gaz des couches superficielles du Soleil. […] Données :  Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00.10 8 m.s-1 ;  Constante de Planck : h = 6,62.10 - 34 J.s ;  1 eV = 1,60.10 - 19 J 1. Quelle est la relation entre la longueur d’onde λ dans le vide d’une radiation monochromatique et sa fréquence f ? On précisera les unités. /1 2. On donne la fréquence des rayons X : fX = 3,0.1018 Hz Calculer la longueur d’onde λX correspondante dans le vide. /0,5 3. D’après le texte : « Joseph Von Fraunhofer fut le premier, en 1814, à observer ces disparitions de lumière ». Voici un extrait du spectre qu’il a observé, où l’on peut observer des raies noires sur un fond coloré continu, nommées A, B, C, D, E, F1, F2, G, H et I. Figure n°1 3.1. Les raies observées sur le spectre ci-dessus sont-elles des raies d’émission ou d’absorption ? /0,5 1èreS DS 2 - Chapitres 3 et 4 Page 2/2 3.2. On donne des longueurs d’onde d’émission de quelques éléments. Élément chimique Longueur d’onde  en nm de certaines raies caractéristiques Hydrogène H 411 434 486 656 Hélium He 447 471 492 501 587 667 Sodium Na 589 590 Quels sont les éléments que l’on peut retrouver facilement dans les couches superficielles du Soleil ? /1 4. L’énergie d’un atome ne peut prendre que certaines valeurs. Que peut-on alors dire de l’énergie d’un atome ? /0,5 5. On donne ci-contre le diagramme de niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène : 5.1. Quelle est la valeur de l’énergie de l’état fondamental de l’atome d’hydrogène ? /0,5 5.2. Quelle est la valeur de l’énergie en eV à fournir à cet atome pour l’ioniser ? /0,5 5.3. Calculer la variation d’énergie en eV lorsque l’atome d’hydrogène passe du niveau d’énergie E1 = - 0,37 eV au niveau d’énergie E2 = - 3,39 eV. /0,5 5.4. Convertir en Joule la variation d’énergie calculée dans la question 5.3. /0,5 5.5. Sur le diagramme ci-contre, représenter cette transition par une flèche. /0,5 5.6. Ce photon est-il libéré ou absorbé par l’atome d’hydrogène ? /0,5 5.7. Calculer la longueur d’onde λ du photon correspondant à cette variation d’énergie. /1 5.8. Donner le nom de la radiation du spectre de la figure n°1 correspondant à cette transition. /0,5 EXERCICE 3 : CHROMATOGRAPHIE DU PAPRIKA (5,5 points) Le paprika est une épice de couleur rouge. Parmi les pigments colorés qu’elle contient, on trouve les caroténoïdes (jaune), la capsanthine (rouge) et la capsorbine (orange). Une fois extraits, ces pigments ont pu être mis en évidence par chromatographie sur papier absorbant. Voici les caractéristiques du chromatogramme obtenu :  morceau de papier absorbant : 10 cm x 5 cm  ligne de dépôt : 1,5 cm de la partie inferieure  front du solvant : 8 cm  rapport frontal de la tache jaune : 0,8  rapport frontal de la tache rouge : 0,5  rapport frontal de la tache orange : 0,2 1. Dessiner à l’échelle (1/1) le chromatogramme obtenu et préciser les différents pigments. /3 2. Ces pigments sont solubles dans le cyclohexane et insolubles dans l’eau salée. Parmi ces deux solvants, quel éluant doit-on choisir ? Justifier. /1 3. Quelle est la différence entre un pigment et un colorant ? /1 4. Pourquoi la tâche jaune est-elle montée le plus haut ? /0,5 EXERCICE 3 : DE LA COULEUR DES FLEURS (3 points) La couleur des hortensias est due à une molécule organique nommée cyanidine, qui peut prendre plusieurs formes, selon la nature du sol : incolore bleu 1. Écrire la formule topologique des deux molécules. /1 2. Justifier le caractère incolore de la première forme et le caractère coloré de la deuxième forme de la cyanidine. /1 3. Citer deux facteurs physico-chimiques qui peuvent avoir une influence sur la couleur d'une solution ? /1 C C CH C C C H O C CH C C CH CH C CH C OH OH OH OH OH O H C C CH C C C H O C CH C C CH CH C CH C OH OH OH OH O uploads/s3/ 1ers-ds2-chap-3-et-4.pdf