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Expériences pour les leçons de chimie Agrégation de physique-chimie option phys

Expériences pour les leçons de chimie Agrégation de physique-chimie option physique Année 2013 – 2014 Ce document propose un ensemble d'expériences ainsi que leurs références pour l'épreuve orale de leçon de chimie de l'agrégation de physique-chimie - option physique. Il est relativement succinct (parfois incomplet) et va à l'essentiel. En effet, il faut avoir à l'esprit que lors de cette épreuve vous devrez – en 4h – en plus de préparer vos expériences, préparer votre leçon ainsi que la partie « Agir en fonctionnaire de l'état de façon éthique et responsable ». C'est pourquoi ce document propose des expériences courtes et relativement simples. Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Partage dans les Mêmes Conditions 4.0 International. Fondée sur une œuvre hébergée sur : www.phy-chim.blogspot.fr Source : The Electric Strength of Mixtures of Nitrogen and Hydrogen, Fawcett Sommaire 1. SUGGESTIONS D'EXPÉRIENCES.......................................................................................................1 1.Chimie et couleur (L)...................................................................................................................1 2.Stéréochimie (L)..........................................................................................................................1 3.Solubilité (L)................................................................................................................................1 4.Conversion d’énergie chimique (L).............................................................................................1 5.Séparations, purifications, contrôle de pureté (L)........................................................................1 6.Matériaux polymères (L).............................................................................................................2 7.Chimie et développement durable (L).........................................................................................2 8.Synthèses inorganiques (L)..........................................................................................................2 9.Stratégies en synthèse organique (L)...........................................................................................2 10.Dosages par étalonnage (L).......................................................................................................2 11.Dosages par titrage (L)...............................................................................................................2 12.Optimisation des cinétiques de réaction (L)..............................................................................3 13.Synthèse organique : caractérisations par spectroscopie (L).....................................................3 14.Relation structure réactivité en chimie organique (L)...............................................................3 15.Réaction chimique par échange de proton (L)...........................................................................3 16.Capteurs électrochimiques (L)...................................................................................................3 17.Molécules de la santé (L)...........................................................................................................4 18.Structures et propriétés des molécules du vivant (L).................................................................4 19.Solvants (CP).............................................................................................................................4 20.Classification périodique (CP)...................................................................................................4 21.Solides cristallins (CP)...............................................................................................................5 22.Réactions d’oxydoréduction (CP)..............................................................................................5 23.Réactions de précipitation (CP).................................................................................................5 24.Dosages suivis par potentiométrie (pH-métrie exclue) (CP).....................................................5 25.Dosages acido-basiques (CP).....................................................................................................5 26.Cinétique homogène (CP)..........................................................................................................6 27.Évolution et équilibre chimique (CP)........................................................................................6 28.Optimisation d’un processus de synthèse industrielle (CP).......................................................6 29.Hydrométallurgie (CP)...............................................................................................................6 30.Diagrammes potentiel-pH (construction exclue) (CP)..............................................................7 31.Corrosion humide des métaux (CP)...........................................................................................7 32.Conformations et configurations (CP).......................................................................................7 2. BIBLIOGRAPHIE POUR LES EXPÉRIENCES.....................................................................................7 1. Suggestions d'expériences 1. Chimie et couleur (L) ● Loi de Beer-Lambert, confection d'une échelle de teinte avec des solutions de permanganate de potassium, application au dosage des ions permanganate dans une solution commerciale de Dakin. → [1] manipulation n°31 ● Synthèse de l'indigo, rendement (distinction colorant-pigment en utilisant du bleu de méthylène) → [4] chapitre 8, section 2 ● Influence du pH sur la couleur, détermination du pKa du Bleu de bromothymol (BBT). → [5] Chapitre 4, section 2.5 2. Stéréochimie (L) ● Détermination du pouvoir rotatoire du ±limonène → [4] chapitre 2, section 2 (valeur tabulée dans [2] manipulation n°75) ● Points de fusion de deux diastéréoisomères (acides maléique et fumarique). → [4] chapitre 1, section 2 ● Dosage des acides fumarique et maléique. Influence de la stéréochimie sur la valeur des pKa. → [4] chapitre 1, section 1 3. Solubilité (L) ● Détermination de la solubilité de l'hydroxyde d’aluminium dans l'eau → [5] chapitre 3, section 2.7 ● Influence de la nature du solvant sur la solubilité du diiode → [3] chapitre 17, section 7 ● Calcul de la constante de partage du diiode dans le cyclohexane et l'eau. Application à l'extraction par solvant. → [6] chapitre 4, section 6 4. Conversion d’énergie chimique (L) ☺ Dés qu'il faut manipuler une flamme, il faut enlever les gants. ● Combustion d'un alcool, mise en évidence de la production d'eau et de dioxyde de carbone → [2] manipulation n°18 ● Étude de la pile Daniell, caractéristique courant-tension, détermination de la force électromotrice et de la résistance interne. → [1] manipulation n°43 ● Étude de l'accumulateur au Plomb, charge décharge et rendement énergétique. → [5] chapitre 5 section 2.10 ● Chimiluminescence du luminol → [5] chapitre 8, section 1.7 5. Séparations, purifications, contrôle de pureté (L) ☺ Les manipulations suggérées pour cette leçons sont longues. Il faut les préparer à l'avance 1/9 Édité le 21/07/14 Production sous Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale 4.0 International. pour n'en présenter qu'une partie seulement devant le jury. ● Synthèse de l'aspirine et traitement, filtration sur Buchner, recristallisation, CCM. → [4] chapitre 9, section 2 ● Extraction de l'anéthol de l'anis étoilée, extraction liquide-solide, extraction par solvant, CCM → [2] manipulation n°78 6. Matériaux polymères (L) ● Polymérisation du polystyrène en émulsion, synthèse et rendement → [4] chapitre 7, section 1.1 ● Polymérisation du nylon, synthèse → [4] chapitre 7, section 3 7. Chimie et développement durable (L) ☺ La synthèse sans solvant de la chalcone a servi de modèle pour développer le concept de chimie verte. ● Synthèse de la chalcone par un procédé sans solvant. Caractérisation, rendement. → [7] chapitre 7, manipulation n°21 ● Effet d'un catalyseur sur une réaction d'estérification → [5] chapitre 2, section 2.8 8. Synthèses inorganiques (L) ☺ Dans cette leçon on peut aussi penser à toutes les synthèses par électrolyse (eau de javel, dihydrogène et oxygène, métaux, ...) ● Synthèse du bleu de Prusse en phase solide → [3] chapitre 7, section 1.2 ● Formation et récupération de complexes du cuivre, rendement. → [3] chapitre 7, sections 3.3 et 3.3 9. Stratégies en synthèse organique (L) ☺ Les deux voies de synthèses proposées dans la référence fonctionnent et les techniques de caractérisation du produit sont accessibles. À un moment il faut faire une extraction par solvant pour séparer deux constituants, ce n'est pas dit explicitement. ● Comparaison de deux voies de synthèse pour obtenir l'éthanoate de butyle. Comparaison des protocoles, rendements. → [9] partie 5, séquence 4, activité 1 10. Dosages par étalonnage (L) ● Dosage d'un sérum physiologique à l'aide un droite d'étalonnage conductimétrique. → [5] chapitre 6, section 2.1 ● Loi de Beer-Lambert, confection d'une échelle de teinte avec des solutions de permanganate de potassium, application au dosage des ions permanganate dans une solution commerciale de Dakin. → [1] manipulation n°31 11. Dosages par titrage (L) 2/9 Édité le 21/07/14 Production sous Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale 4.0 International. ☺ J'ai présenté cette leçon le jour-J en remplaçant le dosage de Charpentier-Vohlard par celui de Mohr. Vu la note (12/15) les expériences n'ont pas déplu au jury. Il faut insister sur l'utilité des dosages par titrage dans le cadre du contrôle qualité. ● Dosage colorimétrique d'une eau oxygénée par les ions permanganate → [2] manipulation n°19 ● Dosage indirect des ions chlorure contenus dans un sérum physiologique par la méthode de Charpentier-Vohlard. → [3] chapitre 6, section 4 ● Dosage d'un diacide (acide oxalique) par une base forte, suivi pH-métrique et conductimétrique. → [5] chapitre 4, section 2.4 12. Optimisation des cinétiques de réaction (L) ● Influence des concentrations sur la réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate. → [1] manipulation n°79 ● Influence de la température sur la réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate. → [5] chapitre 2, section 2.3 ● Oxydation des ions tartrate par l'eau oxygénée catalysée par les ions cobalt, principe de la catalyse. → [3] chapitre 19, section 3 ● Influence de la catalyse (Fe(II)) sur la réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate. → [1] manipulation n°79 13. Synthèse organique : caractérisations par spectroscopie (L) ● Synthèse de l'indigo, rendement caractérisation par spectrophotométrie → [4] chapitre 8, section 2 14. Relation structure réactivité en chimie organique (L) ● Réaction d'addition du dibrome sur un alcène → [4] chapitre 3, section 2 ● Réaction de substitution sur une alcool secondaire ou tertiaire. → [4] chapitre 4 section 1.3 ● Réaction d'élimination de la fonction alcool du cyclohexanol → [4] chapitre 4, section 5 15. Réaction chimique par échange de proton (L) ● Diagramme de Flood ( pH=f (log c) ) des acides acétique et chlorhydrique. Notion d'acide fort et d'acide faible évaluation d'un pKa. → [1] manipulation n°34 (adaptation) ● Détermination du pKa d'un indicateur coloré (BBT) par spectrophotométrie → [5] chapitre 4, section 2.5 ● Utilisation d'un indicateur coloré, dosage colorimétrique d'un vinaigre commercial. → [3] chapitre 2, section 1 16. Capteurs électrochimiques (L) 3/9 Édité le 21/07/14 Production sous Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale 4.0 International. ☺ Pour certains l'étude la conductimétrique est hors sujet ici. A mon avis c'est bien un capteur électrochimique puisqu'il y a bien conversion d'une grandeur chimique (concentration) en grandeur électrique (conductance). ● Caractérisation d'un capteur potentiométrique, l'électrode d'argent, relation de Nernst, potentiel standard → [5] chapitre 5, section 2.2 ● Utilisation de l'électrode d'argent pour doser un sérum physiologique. L'électrode d'argent précédemment étalonnée permet de mesurer l’excès d'ions argent. → [3] chapitre 3, section F.14 ● Caractérisation d'un capteur électrochimique, la cellule conductimétrique, loi de Kohlraush. Utilisation pour doser un sérum physiologique. → [5] chapitre 6, section 2.1 17. Molécules de la santé (L) ● Synthèse de l'aspirine, purification, CCM. → [4] chapitre 9, section 2 ● Titrage de l'iode contenu dans une solution de Bétadine à l'aide de thiosulfate de sodium → [8] chapitre 3, section F.12 18. Structures et propriétés des molécules du vivant (L) ☺ L'hydrolyse de l'aspartame conduit souvent à des résultats décevants mais elle paraît incontournable. ● Caractérisation des polypeptides, test au sulfate de cuivre sur le lait. → [2] manipulation n°8 ● Dosage conductimétrique d'un acide aminé : la glycine. Évaluation des deux pKa. → [6] chapitre 6, section 7 ● uploads/Finance/ experiences-chimie.pdf