Programme de colles n 20 du 11 au 15 mars Thermodynamique Chapitre 1 : Description des différents états de la matière Chapitre 2 : éléments de statique des fluides I. Équation différentielle fondamentale de la statique des fluides dans le champ de pesanteur 1. Propriétés de la pression au sein d un fluide 2. Équation différentielle fondamentale de la statique des fluides dans le champ de pesanteur II. Application aux fluides incompressibles dans le champ de pesanteur uniforme 1. Équation de la statique des fluides incompressibles dans le champ de pesanteur uniforme 2. Applications aux mesures de pression 3. Application en géologie : principe de l isostasie III. Application aux fluides compressibles dans le champ de pesanteur uniforme 1. Résolution de l équation différentielle dans le cadre des fluides compressibles Cas de l atmosphère isotherme 2. Dans quel cadre peut-on négliger la variation de la pression d un système gazeux en fonction de l altitude? Équation différentielle fondamentale de la statique des fluides. Équation de la statique des fluides incompressibles. Modèle de l atmosphère isotherme. Chapitre 3 : Changements d état du corps pur I. Phénomènes de changements d états 1. Les différents changements d états 2. Expérience de changement d état à pression constante 3. Expérience de changement d état à température constante 4. Notion de vapeur saturante 5. Évaporation et ébullition 6. Aspects énergétiques 7. Retard à la solidification et à l ébullition Allure du diagramme de phase des corps purs et cas particulier de l eau (noms des courbes, points particuliers, etc.). Notion de pression de vapeur saturante. Notion de variance. Notion d enthalpie de changement de phase. Théorème des moments Appliquer l équation fondamentale de la statique des fluides dans le cas des fluides incompressibles. Appliquer l équation fondamentale de la statique des fluides dans le cas des fluides compressibles. II. Diagramme de phase température pression 1. Allure du diagramme de phases pression température dans la majorité des cas : exemple du diagramme du dioxyde de carbone 2. Cas particulier du diagramme de l eau 3. Notion de variance 4. Cas particulier de l allotropie III. Intervention du paramètre volume : diagramme de Clapeyron volume pression 1. Allure des diagrammes de phase ( ) 2. Courbes de rosée et d ébullition 3. Théorème des moments : quantité de chaque phase 4. Diagramme 3D (,, ) Tracer un diagramme de phase ( ) et ( ) Déterminer la où les phases stables de chaque domaine d un diagramme de phase ( ) et d un diagramme de phase de Clapeyron. Tracer une courbe d analyse thermique à partir du diagramme de phase. Tracer une courbe de variation de pression à température constante à partir du diagramme de phase. Utiliser la notion de pression de vapeur saturante pour déterminer l état de vapeur sèche ou de vapeur saturante d un système. Savoir calculer un transfert d énergie lors d un changement de phase. Exploiter le théorème des moments. Exercice sur les diagrammes de Clapeyron et le théorème des moments corrigé lundi Colles20 Page 1
Thermodynamique chimique Chapitre 5 : Étude des systèmes siège de réactions d oxydation I. Équilibre d oxydoréduction 1. Couple oxydant-réducteur 2. Nombre ou degré d oxydation 3. Équation de réaction d oxydoréduction 4. Couples d oxydoréduction de l eau II. Prévision des réactions d oxydoréduction 1. Potentiel standard d oxydoréduction 2. Constante standard d équilibre d une réaction d oxydoréduction IV. Pile électrochimique 1. Exemple de la pile Daniel 2. Principe général et vocabulaire 3. Prévision du sens de fonctionnement d une pile Définitions : oxydant, réducteur, oxydation, réduction, nombre d oxydation. Notion de potentiel standard. Lien entre la constante standard de réaction d oxydoréduction et les potentiels standard des couples. Définitions : demi-pile, électrode, pile, anode, cathode. Écrire les échanges électroniques de différents couples rédox : demi-équations et équation bilan. Déterminer les nombres d oxydations d espèce chimique. Utiliser l expression de la constante d équilibre en fonction des potentiels standard. Savoir utiliser l échelle des potentiels standard. Déterminer la composition à l équilibre dans le cas d une unique réaction prépondérante. Remarque pour les colleurs : la formule de Nernst n est pas au programme de BCPST1 Nouveauté par rapport au programme précédent : les piles Équilibre en phase gaz (la notion de pression partielle a été vue en physique) Titrages indirects (acido-basiques ou rédox) Structure de la matière Chapitre 4 : Liaisons covalentes délocalisées Chapitre 5 : Interactions intermoléculaires Colles20 Page 2
Chimie organique Chapitre 4 : Solvant et acido-basicité en chimie organique I. Rôle du solvant en chimie organique 1. Rôle du solvant lors d une synthèse organique 2. Rôle du solvant lors d une extraction 3. Catégorie de solvants II. Acido-basicité en chimie organique 1. Solvant amphiprotique 2. Échelle de généralisée 3. Synthèses quantitatives d acides ou de bases, forts dans l eau, en chimie organique 4. Analyse de la force des acides et des bases en chimie organique 5. Cas particulier de la formation d un ion alcoolate dans l alcool correspondant 6. Cas particulier de l acidité en d un carbonyle : équilibre céto-énolique Savoir Rôle d un solvant (notion de solvatation et de dissociation dans le cas des solides ioniques). Reconnaître un solvant polaire ou apolaire, protique ou aprotique. Notion d échelle de généralisée : utilisation de solvants autre que l eau pour obtenir des bases plus fortes que et des acides plus forts que. Connaître le caractère acide ou basique de : acide carboxylique, alcool, amine, H en α de groupe électroattracteur. Connaître l ordre de grandeur des des couples concernés (en sachant les explications). Connaître les trois méthodes de formation d un ion alcoolate. Équilibre céto-énolique + mécanisme en milieu acide ou basique. Chapitre 5 : Oxydoréduction en chimie organique I. Rappels des principales classes fonctionnelles et état d oxydation II. Chaîne d oxydation des alcools 1. Oxydation complète ou oxydation ménagée d une espèce organique 2. Oxydation ménagée suivant la classe de l alcool 3. Oxydants métalliques classiques 4. Arrêt au stade de l aldéhyde Savoir Savoir classer les différentes classes fonctionnelles par état d oxydation Savoir qu une oxydation en chimie organique s accompagne souvent de l ajout d un atome oxygène ou d un retrait de deux atomes hydrogène Connaître les oxydants utilisés en chimie organique (permanganate de potassium et dichromate de sodium) Connaître la différence entre oxydation complète et oxydation ménagée Chaîne d oxydation des alcools Savoir comment s arrêter à l aldéhyde : connaître les réactifs chimiosélectifs de l oxydation des alcools. Définition de la chimiosélectivité Savoir expliquer le principe de la méthode de l extraction liquide-liquide. Savoir justifier/évaluer le d un couple A/B en chimie organique (en analysant les effets mésomères ou inductifs). Savoir proposer des conditions opératoires adaptées pour protoner ou déprotoner une espèce. Savoir écrire les mécanismes de réactions acidobasiques en chimie organique. Écrire les équations-bilan d oxydation : d un alcool primaire en aldéhyde, d un aldéhyde en acide carboxylique, d un alcool secondaire en cétone. Spectroscopie IR et RMN (programme de TS + couplage avec des protons non équivalents) Colles20 Page 3
Communiquer Valider Réaliser Analyser S approprier Compétences générales évaluées Comprendre ce qui est attendu dans un énoncé Extraire les informations d un énoncé Modéliser une situation concrète Relier le problème à une situation modèle connue Identifier les domaines de la discipline, les lois, les grandeurs physiques ou chimiques à utiliser Décomposer le problème posé en des problèmes plus simples afin de construire l ensemble du raisonnement avant de commencer Savoir exploiter des informations sous formes diverses (valeurs numériques, graphique, tableau, spectre, etc.) Formuler une hypothèse, construire un modèle Définir le système d étude Construire un raisonnement scientifique logique Maîtriser ses connaissances Réinvestir ses connaissances Savoir mettre en place des équations mathématiques pour résoudre un problème physique ou chimique Savoir mener efficacement les calculs analytiques Savoir déterminer une expression littérale Savoir effectuer des applications numériques correctes (conversion d unités si besoin), avec le bon nombre de chiffres significatifs Vérifier l homogénéité des formules lors d un calcul S assurer que l on a répondu à la question posée Exercer son esprit critique sur la pertinence d un résultat (ordre de grandeur, comparaison avec des résultats connus, précision d une mesure ), d une hypothèse, d un modèle Interpréter des résultats Valider ou invalider une hypothèse, une information, une loi Confronter un modèle au réel, confronter un modèle mathématique à des résultats expérimentaux (identification du graphe à tracer, régression, ) Faire preuve d initiative Demander une aide pertinente S exprimer de manière claire, concise et avec assurance Utiliser le tableau de manière claire et lisible Utiliser un vocabulaire scientifique adapté et rigoureux Réagir face à une situation difficile (erreurs dans le raisonnement, erreurs de calcul, etc.) Tenir compte des aides et des commentaires du correcteur Colles20 Page 4
Compte-rendu de la colle Interrogateur(trice) : groupe : Nom Description du sujet, commentaires et note Colles20 Page 5