Aspirine

Réclame de 1923 (L’Illustration)

Un sujet très classique : l’acide acétylsalicylique.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier aspirine).

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1. Une analyse de protocole

Document de travail : [analyse-protocole.pdf]

Il s’agit d’explorer l’hémi-synthèse de l’acide acétylsalicylique à partir d’un descriptif de protocole expérimental. Il est évidemment possible de mettre en œuvre sa réalisation.

2. Une élaboration de protocole

Document de travail : [titrage.pdf]

On élabore, réalise et exploite le protocole de dosage par titrage acido-basique de l’acide acétylsalicylique.

3. Une exploitation de documents

Documents de travail : [precurseurs.pdf] ; [hemi-synthese.pdf]

A partir de ces deux documents il est possible de faire une synthèse de la production industrielle de l’aspirine (complétée éventuellement par des recherches sur le web, par exemple pour les volumes de production…). On peut également explorer le mécanisme de la catalyse de l’hémi-synthèse avec le formalisme des flèches courbes.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier aspirine).

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Chromisme (3) – Structurel

Couches minces

Miroir de Bragg

Cristaux photoniques

Le carburant sur l’eau crée un film mince, qui interfère avec la lumière, produisant des couleurs différentes. Ce phénomène s’appelle l’iridescence.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Iridescence

L’iridescence, aussi connue sous le nom de goniochromisme ou d’irisation, est la propriété de certaines surfaces qui semblent changer de couleur selon l’angle de vue ou d’illumination. Des exemples d’iridescence comprennent notamment : les bulles de savon, les ailes de certains papillons, le plumage de certains oiseaux, le corps de la mygale Pterinopelma sazimai, certains coquillages, et certains minéraux. L’iridescence est souvent créée par coloration structurelle (microstructurent qui provoquent des interférences) ou par le phénomène optique de diffraction. Elle est souvent confondue avec l’irisation, l’iridescence étant un terme plus spécifiquement réservé à la diffraction et l’irisation à l’interférence.

https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/zoologie-iridescence-10240/ L’iridescence donne aux ailes du papillon morpho qui vit dans les forêts tropicales, une couleur bleu métallique. © Garoche, Pixabey, CC0 Creative Commons.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cristal_photonique

Les cristaux photoniques sont des structures périodiques de matériaux diélectriques, semi-conducteurs ou métallo-diélectriques modifiant la propagation des ondes  électromagnétiques de la même manière qu’un potentiel périodique dans un cristal semi-conducteur affecte le déplacement des électrons en créant des bandes d’énergie autorisées et interdites. Les longueurs d’onde pouvant se propager dans le cristal se nomment des modes dont la représentation énergie-vecteur d’onde forme des bandes. L’absence de modes propagatifs des ondes électromagnétiques (EM) dans de telles structures, dans une plage de fréquences ou de longueurs d’onde, est alors qualifiée de bande interdite (band gap en anglais). […] La forme la plus simple de cristal photonique est une structure périodique à une dimension composée d’un empilement multicouche également appelé « miroir de Bragg ». On l’assimile à un cristal photonique unidimensionnel, car les propriétés spécifiques au cristal photonique n’existent que dans une seule dimension. Les cristaux photoniques bidimensionnels sont principalement des plaques, c’est-à-dire que l’épaisseur est du même ordre de grandeur que la période cristallographique du cristal photonique. La périodicité de ces plaques est généralement créée en « gravant » une structure de trous dans une plaque dont le matériau possède un indice de réfraction élevé.

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On sait qu’il convient de distinguer les couleurs d’origine pigmentaire et les couleurs d’origine structurelle.  Les premières correspondent à l’absorption par la matière, au niveau moléculaire, d’une partie du spectre de la lumière visible. Par contre les couleurs structurelles résultent d’interférences lumineuses sur des structures dont les dimensions sont de l’ordre de grandeur des longueurs d’onde de la lumière visible.

Trois études sont proposées sur les couleurs structurelles et les prolongements de ce type de processus :

– Couches minces

– Miroir de Bragg

– Cristaux photoniques

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On pourra consulter également :

Energie (8) – Infrarouges et Iridescences

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier chromisme (3) structurel).

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1. Couches minces

Documents de travail : [1-couche-mince.pdf] ; [2-antireflet.pdf] ; [3-stokes-rayleigh.pdf] et [3-interpretations.pdf]

Documents d’aide : [aide.pdf] ; [reflexion-transmission.pdf]

Documents complémentaire : [pulverisation-cathodique.pdf]

2. Miroir de Bragg

Documents de travail : [1-miroir-bragg.pdf] 

Documents d’aide : [aide.pdf] ; [reflexion-transmission.pdf]

3. Cristaux photoniques

Documents de travail : [etude-documents.pdf]

Documents à exploiter :

[coloration-structurelle.pdf] ; [cristaux-photoniques.pdf]

[cameleon-begonia.pdf] ; [nanoeponges-photoniques.pdf]

[histoire-applications.pdf]

https://www.laboratoire-francais-gemmologie.fr/la-gemmotheque/opale-2/

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Nano (2) Vecteurs-ARN

Nanovecteurs et vaccin ARN

http://www.cinam.univ-mrs.fr/cinam/

On aborde, sur la pointe des pieds et sans accéder aux interprétations biologiques, l’utilisation de « nanovecteurs » dans les domaines médicaux.  C’est à l’ordre du jour, en particulier avec les vaccins à l’ARN messager développés contre la Covid-19.

C’est une exploitation de documents avec un dispositif de travail classique : individuel d’abord (sur une partie des documents) ; puis en petit groupe (disposant alors de l’ensemble des documents) avec réalisation d’un poster synthétique (affiche) ; présentations en grand groupe avec animation tableau.

Il s’agit de dégager les objectifs, intérêts et méthodes mises en œuvre (en ne retenant bien sûr que ce qui est accessible à la compréhension…).

On pourra consulter également :

Membranes , Bulles et Nano (1) Capsules

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier nano (2) vecteurs-ARN).

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Documents à exploiter :

[vecteurs-medic-1.pdf] ; [vecteurs-medic-2.pdf]

[vecteurs-ARN-1.pdf] ; [vecteurs-ARN-2.pdf] ; [vecteurs-ARN-3.pdf]

Documents d’aide :

[vaccins.pdf] ; [vaccins-ARN.pdf]

[liposomes.pdf] ; [nanoparticules-lipidiques.pdf]

[lipides-cationiques.pdf]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier nano (2) vecteurs-ARN).

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Analyse dimensionnelle

Grandeurs physiques, dimensions et unités

Les nouvelles mesures et leurs usages (1800)

https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/btv1b8412951c/

Introduction à l’analyse dimensionnelle – Eddie Saudrais – Dimension d’une grandeur physique. La dimension d’une grandeur est, pour simplifier, sa nature physique. Une grandeur peut avoir la dimension d’une longueur, d’une énergie, d’une masse, etc. La notion de dimension est très générale, et ne suppose aucun choix particulier de système d’unités. Une grandeur ayant la dimension d’une longueur (on dit aussi homogène à une longueur) peut s’exprimer en mètres, en centimètres, en angströms, en miles, etc. Ainsi, quand on demande « quelle est la dimension de L ? », il faut répondre « L a la dimension d’une longueur », et non pas, comme le fait la majorité des élèves, « L est en mètres ». Une grandeur « purement numérique », comme le rapport de deux longueurs, est dite sans dimension, ou adimensionnée. L’angle plan, défini comme le rapport de deux longueurs, est donc une grandeur sans dimension ; il a cependant une unité le radian, le degré !

https://fr.wikipedia.org/wiki/Analyse_dimensionnelle

L’analyse dimensionnelle est une méthode pratique permettant de vérifier l’homogénéité d’une formule physique à travers ses équations aux dimensions, c’est-à-dire la décomposition des grandeurs physiques qu’elle met en jeu en un produit de grandeurs de base : longueur, durée, masse, intensité électrique, etc., irréductibles les unes aux autres. L’analyse dimensionnelle repose sur le fait qu’on ne peut comparer ou ajouter que des grandeurs ayant la même dimension ; on peut ajouter une longueur à une autre, mais on ne peut pas dire qu’elle est supérieure ou inférieure à une masse. Intuitivement, il est clair qu’une loi physique ne saurait changer, hormis dans la valeur numérique de ses constantes, au simple motif qu’on l’exprime dans d’autres unités.

Dans une formule physique, les variables présentes ne sont pas « que » des nombres, mais représentent des grandeurs physiques. Une grandeur physique est un paramètre mesurable qui sert à définir un état, un objet. Par exemple, la longueur, la température, l’énergie, la vitesse, la pression, une force (comme le poids), l’inertie (masse), la quantité de matière (nombre de moles)… sont des grandeurs physiques. Une mesure physique exprime la valeur d’une grandeur physique par son rapport avec une grandeur constante de même espèce prise comme unité de mesure de référence (étalon ou unité).

https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_international_d%27unit%C3%A9s

Le Système international d’unités (abrégé en SI), inspiré du système métrique, est le système d’unités le plus largement employé au monde ; mais il n’est pas officiellement utilisé aux États-Unis, au Liberia et en Birmanie. Il s’agit d’un système décimal (on passe d’une unité à ses multiples ou sous-multiples à l’aide de puissances de 10) sauf pour la mesure du temps et des angles. C’est la Conférence générale des poids et mesures, rassemblant des délégués des États membres de la Convention du Mètre, qui décide de son évolution, tous les quatre ans, à Paris. L’abréviation de « Système international » est SI, quelle que soit la langue utilisée. […] Les unités de base du Système international sont redéfinies lors de la conférence générale des poids et mesures du 13 au 16 novembre 2018 (à Versailles), à partir de sept constantes physiques dont la valeur exacte est alors « définitivement fixée ». Cette réforme entre en vigueur le 20 mai 2019.

On pourra consulter également : La révision du Si

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier analyse dimensionnelle).

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Un travail de vérification de diverses propositions avec l’outil de l’analyse dimensionnelle.

Documents de travail : [1-analyse.pdf]

Documents d’aide et complémentaires : [introduction.pdf] ; [SI.pdf]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier analyse dimensionnelle).

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Molécules (4) – Formules

Formules, groupes, modèles, spectres IR

Plusieurs fiches de travail pour l’identification de groupes caractéristiques, les formules topologiques, la nomenclature… ainsi qu’une approche des spectres IR.

On pourra également consulter sur ce même site :

Molécules (1) – Isoméries ; Molécules (2) – Glucose

Molécules (3) – Bioplastiques ; Géométries moléculaires

Spectro (2) – IR

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier molecules (4) formules).

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Documents de travail :

[groupes-1.pdf] ; [groupes-2.pdf]

[modeles-1.pdf] ; [modeles-2.pdf]

[spectres.pdf] ; [spectro-reaction.pdf]

Documents complémentaires :

[table-IR.pdf] ; [recherche-spectres.pdf]

[presentation-IR.pptx]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier molecules (4) formules).

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Calculs atomiques

Un petit assortiment de situations variées de calculs atomiques sous forme de vérifications… De la masse volumique de l’eau et du sel à la fusion des protons en hélium, en passant par la structure du fer alpha.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier calculs-atomiques).

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Documents de travail :

[1-eau.pdf] ; [2-sel.pdf] ; [3-fer.pdf] ; [4-etoile.pdf]

Documents d’aide :

[cristallographie.pdf] ; [masse.pdf] ; [rayon.pdf]

Ainsi que le diaporama [atome.pptx]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier calculs-atomiques).

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Réfraction

Des travaux relatifs à la réfraction de la lumière

et la réflexion totale…

Daniel Colladon’s Lightfountain or Lightpipe. La Nature, 1884.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier refraction).

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Documents disponibles.

1. [1-sans-question.pdf] : des situations à exploiter d’abord individuellement pour élaborer les questions possibles et leur résolution ; la  mise au point en petit groupe sera suivi d’échanges en grand groupe et d’apports magistraux synthétiques si nécessaire.

Documents d’aide : [lois.pdf] ; [histoire.pdf] 

Ainsi que les animations d’Adrien Willm : [descartes.swf] ; [dispersion.swf]

2. [experimental.pdf] : une étude expérimentale classique de vérification de la loi de Snell – Descartes avec élaboration préalable du protocole.

On pourra également utiliser :

[mesures.xlsx] : un tableau de résultats de mesures sous tableur.

Consigne : élaborer et réaliser une méthode graphique de vérification de la loi de Snell-Descartes, permettant également de déterminer le rapport des indices n2 / n1. Corrigé : [mesures-corrige.xlsx] 

http://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_fr.html

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier refraction).

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Matériaux (2) – Graphène

https://knowablemagazine.org/article/technology/2019/graphene-2d-materials

Il s’agit ici d’un travail d’exploitation de documents relatifs au graphène et ses applications.

Consignes : [1-graphene.pdf]

Le dispositif de travail est classique : individuel d’abord puis en petit groupe avec réalisation d’un poster synthétique (affiche) puis animation tableau en grand groupe pour la présentation des posters et enfin une synthèse magistrale si nécessaire.

Documents à exploiter :

[graphene.pdf] ; [carbone.pdf]

[orbitales.pdf] ; [structure.pdf]

[utilisations.pdf] ; [energie.pdf]

Ainsi que :

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier materiaux (2) graphene).

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[hybridation.pptx] :

graphene.mp4

utilisations.mp4

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier materiaux (2) graphene).

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Matériaux (1) – Ciment

Il s’agit ici d’un travail d’exploitation de documents relatifs au ciment et ses propriétés ainsi que les problèmes associés et innovations en perspective.

Consignes : [1-ciment.pdf]

Le dispositif de travail est classique : individuel d’abord puis en petit groupe avec réalisation d’un poster synthétique (affiche) puis animation tableau en grand groupe pour la présentation des posters et enfin une synthèse magistrale si nécessaire.

Appareil de Vicat (essai du temps de prise du ciment)

Documents à exploiter :

[2-fabrication.pdf] ; [3-prise-ciment.pdf]

[4-empreinte-carbone.pdf]

[histoire.pdf]

[innovations.pdf] ; [geopolymeres.pdf]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier materiaux (1) ciment).

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier materiaux (1) ciment).

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Glucose

Il s’agit d’un travail expérimental classique : le dosage retour par le diiode du glucose libre dans un jus de fruit.


Disponible également : l’atelier Molécules (2) – Glucose

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier glucose).

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Documents de travail :

[1-glucose.pdf] protocole et guide pour le rapport d’étude.

[2-glucose.pdf] une autre version avec protocole mais sans le guide, de façon laisser l‘initiative pour la construction ordonnée et complète du rapport d’étude.

Documents complémentaires :

[glucose.pdf] ; [glucose-matériel.pdf] ; [glucose-corrige.pdf]

Et des problèmes adaptés d’anciens sujets de bac.

Exemple de problème

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier glucose).

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