Cette partie a pour objectif de réinvestir la plupart des notions introduites depuis la classe de
seconde sur la constitution de la matière et les propriétés des transformations chimiques.
Les différents modèles macroscopiques et microscopiques élaborés permettent de
développer des raisonnements pour expliciter ou élaborer des stratégies limitant l’impact
environnemental et visant le développement durable de ces activités.
Elle s’appuie sur des activités concrètes des chimistes, essentielles dans de nombreux
domaines de la vie quotidienne (santé, habillement, alimentation, transport, contrôle qualité,
etc.).
Pour la réalisation des synthèses écoresponsables de composés organiques, sont
recherchés des réactifs, solvants, catalyseurs et protocoles minimisant les apports d’énergie
et les déchets et augmentant la vitesse, la sélectivité et le rendement. Des banques de
réactions sont mises à disposition des élèves pour analyser ou élaborer des synthèses multi-
étapes et proposer éventuellement des améliorations.
Notions abordées en première :Formules brutes et semi-développées, squelette carboné saturé, groupes caractéristiques et
familles fonctionnelles (alcools, aldéhydes, cétones, acides carboxyliques), lien entre nom et
formule chimique, étapes d’un protocole (transformation, séparation, purification,
identification), rendement d’une synthèse.
Notions et contenus | Capacités exigibles Activités expérimentales support de la formation |
Savoirs :Structure et propriétés
Formule topologique.
Familles fonctionnelles : esters,
amines, amides et
halogénoalcanes.
Squelettes carbonés insaturés,
cycliques.
Isomérie de constitution.
Polymères. | Savoir-faireExploiter des règles de nomenclature fournies pour
nommer une espèce chimique ou représenter l’entité
associée.
Représenter des formules topologiques d’isomères de
constitution, à partir d’une formule brute ou semi-
développée.
Identifier le motif d’un polymère à partir de sa formule.
Citer des polymères naturels et synthétiques et des
utilisations courantes des polymères. |
Savoirs :Optimisation d’une étape de
synthèse
Optimisation de la vitesse de
formation d’un produit et
du rendement d’une synthèse. | Savoir-faireIdentifier, dans un protocole, les opérations réalisées pour
optimiser la vitesse de formation d’un produit.
Justifier l’augmentation du rendement d’une synthèse par
introduction d’un excès d’un réactif ou par élimination d’un
produit du milieu réactionnel.
Mettre en œuvre un protocole de synthèse pour étudier
l’influence de la modification des conditions expérimentales
sur le rendement ou la vitesse. |
Savoirs :Stratégie de synthèse
multi-étapes
Modification de groupe
caractéristique, modification de
chaîne carbonée,
polymérisation.
Protection / déprotection.
Synthèses écoresponsables. | Savoir-faireÉlaborer une séquence réactionnelle de synthèse d’une
espèce à partir d’une banque de réactions.
Identifier des réactions d’oxydo-réduction, acide-base, de
substitution, d’addition, d’élimination.
Identifier des étapes de protection / déprotection et justifier
leur intérêt, à partir d’une banque de réactions.
Mettre en œuvre un protocole de synthèse conduisant à la
modification d’un groupe caractéristique ou d’une chaîne
carbonée.
Discuter l’impact environnemental d’une synthèse et
proposer des améliorations à l’aide de données fournies,
par exemple en termes d’énergie, de formation et
valorisation de sous-produits et de choix des réactifs et
solvants. |