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  3. EDS Physique première (2019)
  4. Mesure et incertitudes
  5. Constitution et transformations de la matière
    1. 1. Suivi de l’évolution d’un système, siège d’une transformation
      1. 2. De la structure des entités aux propriétés physiques de la matière
        1. 3. Propriétés physico-chimiques, synthèses et combustions d’espèces chimiques organiques
        2. Mouvement et interactions
          1. 1. Interactions fondamentales et introduction à la notion de champ
            1. 2. Description d’un fluide au repos
              1. 3. Mouvement d’un système
              2. L’énergie : conversions et transferts
                1. 1. Aspects énergétiques des phénomènes électriques
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                  2. Ondes et signaux
                    1. 1. Ondes mécaniques
                      1. 2. La lumière : images et couleurs, modèles ondulatoire et particulaire
Propriétés physico-chimiques, synthèses et combustions d’espèces chimiques organiques
Présentation :
Cette partie vise à fournir une première approche de la chimie organique en réinvestissant les notions précédemment acquises – schéma de Lewis, géométrie et polarité des entités, interactions entre entités et énergie de liaison – pour interpréter certaines étapes d’un protocole de synthèse et rendre compte de l’exothermicité des combustions. Les notions de chaînes carbonées, de groupes caractéristiques, et de familles de composés sont introduites. Au niveau de la nomenclature, il est uniquement attendu en classe de première que les élèves justifient la relation entre nom et formule semi-développée de molécules comportant un seul groupe caractéristique. La synthèse d’une espèce chimique organique permet de réinvestir les bilans de matière pour parvenir à la notion de rendement. Il est recommandé de proposer la synthèse d’un composé solide et celle d’un composé liquide pour diversifier les techniques d’isolement, de purification et d’analyse (ester et savon, par exemple). La matière organique est transformée dans le vivant, au laboratoire ou dans l’industrie pour produire de très nombreuses espèces chimiques organiques. Elle est aussi exploitée, en tant que combustibles, dans divers dispositifs de chauffage ou de production d’énergie électrique. L’énergie dégagée par les transformations chimiques exothermiques, introduite en classe de seconde, est associée, en classe de première, aux énergies mises en jeu lors des ruptures et formations de liaisons. Cette partie permet, en prenant appui sur des applications concrètes, d’illustrer le caractère opérationnel de la chimie, de faire prendre conscience des évolutions qu’elle a permises dans l’histoire de l’humanité et des défis scientifiques auxquels elle doit faire face en termes d’efficacité ou d’empreinte environnementale : synthèses de médicaments, utilisation de l’eau comme solvant, combustibles fossiles versus carburants agro-sourcés, méthanisation, etc. Ces problématiques peuvent constituer une source supplémentaire d’intérêt et de motivation pour les élèves.

Notions abordées en seconde :Synthèse d’une espèce chimique existant dans la nature, montage à reflux, chromatographie sur couche mince, réactions de combustion, transformations chimiques exothermiques et endothermiques.
Notions et contenusCapacités exigibles Activités expérimentales support de la formation
A) Structure des entités organiques
Savoirs :Formules brutes et semi-développées. Squelettes carbonés saturés, groupes caractéristiques et familles fonctionnelles. Lien entre le nom et la formule semi-développée. Identification des groupes caractéristiques par spectroscopie infrarouge.Savoir-faireIdentifier, à partir d’une formule semi-développée, les groupes caractéristiques associés aux familles de composés : alcool, aldéhyde, cétone et acide carboxylique. Justifier le nom associé à la formule semi-développée de molécules simples possédant un seul groupe caractéristique et inversement. Exploiter, à partir de valeurs de référence, un spectre d'absorption infrarouge. Utiliser des modèles moléculaires ou des logiciels pour visualiser la géométrie de molécules organiques.
B) Synthèses d’espèces chimiques organiques
Savoirs :Étapes d’un protocole.Savoir-faireIdentifier, dans un protocole, les étapes de transformationdes réactifs, d’isolement, de purification et d’analyse (identification, pureté) du produit synthétisé. Justifier, à partir des propriétés physico-chimiques des réactifs et produits, le choix de méthodes d’isolement, de purification ou d’analyse.
Savoirs :Rendement d’une synthèse.Savoir-faireDéterminer, à partir d’un protocole et de données expérimentales, le rendement d’une synthèse. Schématiser des dispositifs expérimentaux des étapes d’une synthèse et les légender. Mettre en œuvre un montage à reflux pour synthétiser une espèce chimique organique. Isoler, purifier et analyser un produit formé.
C) Conversion de l’énergie stockée dans la matière organique
Savoirs :Combustibles organiques usuels. Modélisation d’une combustion par une réaction d’oxydo-réduction. Énergie molaire de réaction, pouvoir calorifique massique, énergie libérée lors d’une combustion. Interprétation microscopique en phase gazeuse : modification des structures moléculaires, énergie de liaison. Combustions et enjeux de société.Savoir-faireCiter des exemples de combustibles usuels. Écrire l’équation de réaction de combustion complète d’un alcane et d’un alcool. Estimer l’énergie molaire de réaction pour une transformation en phase gazeuse à partir de la donnée des énergies des liaisons. Mettre en œuvre une expérience pour estimer le pouvoir calorifique d’un combustible. Citer des applications usuelles qui mettent en œuvre des combustions et les risques associés. Citer des axes d’étude actuels d’applications s’inscrivant dans une perspective de développement durable.