EXERCICE 1 SUJET 2010 : DES TISSUS CAPTEURS DE LUMIÈRE Cette terminologie s'applique à toutes les matières capables, en raison de leur structure, de capter l'énergie lumineuse et de la restituer en direction de la source émettrice. Ces matières constituent un élément de protection et de sécurité important qui peut s'appliquer aux tissus. Principe : De minuscules prismes acryliques sont soudés sur un filin de PVC (polychlorure de vinyle) puis un film de couleur est posé par-dessus. Le rayon de lumière incident est renvoyé par réflexion vers sa source. I. CHIMIE (7 points) 1. Le motif du polychlorure de vinyle est le suivant : Cl CH 1.1. Par quel type de polymérisation est obtenu le PVC? 1.2. Écrire la formule semi-développée du monomère et le nommer. 1.3. Calculer la masse molaire moléculaire moyenne d'un polymère de degré de polymérisation moyen 250. Données : masses molaires atomiques (en g.mol -1 ) : M H = 1 ; M C = 12 ; M Cl = 35,5. 2. Le composé de base du film de couleur décrit dans le principe présenté ci-dessus est un polymère réalisé à partir du réactif A suivant : H 2 N (CH 2 ) 5 CO 2 H 2.1. Recopier les groupes caractéristiques (ou fonctionnels) du monomère A et les nommer. 2.2. Nommer le type de réaction de polymérisation qui permet d'obtenir ce composé. CH 2 2.3. Écrire l'équation associée à la réaction de polymérisation du réactif A. Écrire et nommer le groupe caractéristique du polymère ainsi formé. Nommer la famille à laquelle appartient ce polymère.
II. COULEUR (7 POINTS) Le film de couleur est teint clans la masse à l'aide de pigments. 1. Préciser de quelle façon agit un pigment pour créer une perception de couleur. 2. On donne la courbe de réflexion spectrale (diffusion) de trois pigments utilisés : 2.1. Donner la couleur de chacun de ces pigments éclairés en lumière blanche. Justifier. On rappelle l'échelle des teintes perçues : de 400 à 500 nm : domaine du bleu ; de 500 à 600 nm : domaine du vert ; de 600 à 700 nm : domaine du rouge. 2.2. Donner, en lumière blanche, la couleur perçue si l'on mélange en égales quantités les pigments 1 et 2. Justifier.
3. On éclaire le tissu Reflexite avec une source de lumière colorée dont le spectre d'émission est le suivant : 3.1. Indiquer quelle sera la couleur du tissu coloré avec le pigment 1. Justifier. 3.2. Indiquer quelle sera la couleur du tissu coloré avec le pigment 2. Justifier.
EXERCICE 1 SUJET 2010 : DES TISSUS CAPTEURS DE LUMIERE CORRECTION I. CHIMIE : 1.1. Le PVC est obtenu par réaction de polyaddition. 1.2. Formule semi-développée du monomère : Nom : chlorure de vinyle H 2 C CH Cl 1.3. La masse molaire moyenne d un polymère se calcule par la formule : M(polymère, g. mol 1 ) = n(polymère, ) M 0 (motif, g. mol 1 ) ici M(PVC) = n(pvc) M(C 2 H 3 Cl) M(PVC) = 250 ((2 12) + (3 1,0) + (1 35,5)) = 250 62,5 = 15 625 g. mol 1 2.1. groupe amine : NH 2 groupe acide carboxylique : CO 2 H ou COOH 2.2. Polycondensation. 2.3. Réaction de polymérisation du réactif A : O O n H 2 N OH HN n + n H 2 O fonction : amide Fonction : amide CON Famille de polymère : polyamide II. COULEUR : 1. Lorsque de la lumière blanche arrive sur un pigment, celui-ci absorbe une parties des rayonnements visibles et en diffusent une autre partie. C est la partie des rayonnements qui est diffusée par la matière qui parvient jusqu à notre œil et créer par synthèse additive différentes sensations colorées. 2.1. Pigment 1 : pour ce pigment les longueurs d onde réfléchies sont dans le Vert et le Rouge, ce qui donne par synthèse additive des couleurs un JAUNE. Pigment 2 : pour ce pigment les longueurs d onde réfléchies sont dans le Bleu et le Vert, ce qui donne par synthèse additive des couleurs un CYAN. Pigment 3 : pour ce pigment les longueurs d onde réfléchies sont dans le Rouge, ce qui donne un ROUGE.
2.2. Ici on considère le mélange de 2 pigments, il faut donc raisonner en synthèse soustractive des couleurs. Ainsi en mélangeant du jaune (pigment 1) et du cyan (pigment 2) en égales quantités on obtiendra du VERT. 3. Cette source de lumière colorée émet des longueurs d onde supérieures à 600 nm, elle est donc de couleur : ROUGE. On modélise la lumière blanche par les 3 couleurs : R, V et B. Dans la 1 ère ligne, on indique la couleur émise par la source lumineuse Dans la 2 ème ligne, on indique les couleurs que peut réfléchir l objet éclairé (ici tissu Feflexite) Dans la 3 ème ligne, on indique la perception colorée ressentie par l œil en utilisant la synthèse additive des couleurs. 3.1. Couleur Spectre émis Lumière Rouge R Objet Jaune V R Perception Oeil Rouge R Le tissu coloré avec le pigment 1 éclairé en lumière rouge est vu ROUGE.
3.2. Couleur Spectre émis Lumière Rouge R Objet Cyan B V Perception Oeil Noir Le tissu coloré avec le pigment 2 éclairé en lumière rouge est vu NOIR.