Comme une langue bien vivante
Voilà une nouvelle partie du programme de sciences physique et chimie de terminale S. Nous sommes à l’interface avec la spécialité informatique et sciences du numériques. Voyons un peu ce qu’il faut retenir de cette partie. Continue reading « Transmettre de l’information : que faut-il retenir pour le bac 2013 ? »
L’information numérisée occupe une place prépondérante dans notre vie et il était naturel que ce thème arrive en terminale. Voyons quelles sont les compétences qu’il faut avoir pour assurer lors d’une épreuve traitant de cette partie . Comme d’habitude, les compétences exigibles sont signalées en gras. Continue reading « Information numérique : que retenir pour le bac 2013 ? »
L’épreuve des TPs évalué est la première étape de l’épreuve de physique-chimie du bac. Faisons le point sur cette épreuve et surtout voyons comment s’y préparer.
Elle dure 1 heure. Elle a pour but d’évaluer les capacités expérimentales du programme. Le sujet est tiré au sort et le candidat découvre le sujet dans la salle d’examen. Celui-ci s’appuie sur une situation concrète. Généralement le sujet est découpé en 3 phases : appropriation de la problématique, proposition d’un protocole pour y répondre, réalisation puis exploitation.
Le candidat est évalué sur deux ou trois compétences parmi les suivantes (tableau tiré du cahier des charges des ECE disponible en ligne) :
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Compétences |
Conditions de mise en œuvre |
Exemples de capacités et d’attitudes (non exhaustifs) |
| S’approprier | Mobilisée dans chaque sujet sans être nécessairement évaluée. | Rechercher, extraire et organiser l’information. Énoncer une problématique Définir des objectifs |
| Analyser | Le sujet permet une diversité des approches expérimentales : il peut y avoir plus de matériel à disposition que nécessaire. Documentations techniques mise à disposition. | Formuler une hypothèse Proposer une stratégie, une modélisation Choisir, concevoir, justifier un protocole Évaluer l’ordre de grandeur d’un phénomène |
| Réaliser | L’examinateur observe les capacités techniques du candidat dans le contexte du laboratoire. | Évoluer avec aisance dans l’environnement du laboratoire Suivre un protocole respecter les règles de sécurité utiliser le matériel (dont l’outil informatique) de manière adaptée organiser son poste de travail effectuer des mesures précises reporter un point sur une courbe ou dans un tableau effectuer un calcul simple |
| Valider | Le candidat doit être capable de porter un regard critiques sur un résultat, il doit être capable d’identifier les causes de dispersion des résultats. | Exploiter et interpréter les observations, les mesures utiliser les symboles et unités adéquates. Vérifier les résultats obtenues. Valider ou infirmer une information ,un hypothèse, une propriété, une loi… Proposer des améliorations possible de la démarche utiliser du vocabulaire de la métrologie |
| Communiquer | Compétence transversale, mobilisée sur l’ensemble de l’épreuve sans nécessairement être évaluée.En cas d’évaluation, le sujet précise le support de communication (une synthèse, un court exposé enregistré, une ou deux diapo, une vidéo). Le temps de communication ne doit pas excéder 2 à 3 minutes. | Utiliser des notions de vocabulaire scientifique adaptés Présenter, formuler une proposition, une argumentation, une synthèse ou une conclusion de manière cohérente, complète et compréhensible. |
| Être autonome, faire preuve d’initiative | Cette compétence est transversale, elle est mobilisée sur l’ensemble de l’épreuve. | Travailler seul Demander une aide pertinente |
Il n’y a donc pas de formules savantes à savoir. Tout sera donné dans le sujet. Par contre, il faut savoir utiliser le matériel et savoir rédiger un protocole.
Si vous êtes amené à rédiger un protocole ayez toujours à l’esprit qu’il doit être clair et concis. Ne pas se perdre dans des détails inutiles mais ne pas oublier une étape. Il doit pouvoir être réalisé par un autre élève qui ne saurait pas pourquoi il fait cela. Un élève de première par exemple.
L’évaluation se fait selon la grille suivante :
Des A sur les 2 ou 3 capacités évaluées et vous avez 20/20 à l’épreuve. Ensuite il y a un barème pour chaque sujet qui permet au correcteur de calculer la note. Cette note sera ajoutée coefficientée à la note sur 16 de l’écrit pour former une note sur 20.
Durant l’épreuve, il y a des appels à faire de l’examinateur qui vérifie vos propositions, vos réponses, etc. Ayez toujours à l’esprit que l’examinateur est là pour vous donner des points pas pour « casser » du candidat. Il a pour consigne de vous poser des questions pour vous aider à vous corriger en cas d’erreur. On peut aussi appeler l’examinateur en cas de difficulté. Celui-ci vous posera quelques questions pour vous permettre de vous « débloquer ». On voit à travers la grille d’évaluation que ce n’est pas parce que l’examinateur vous pose une question pour vous aider que vous avez perdu tous les points. Il faut donc rester calme et toujours garder à l’esprit que ce n’est qu’en cas de non-réalisation de la tâche qu’on descend au niveau D.
D’autre part, même si vous n’avez pas réussi à réaliser une tâche ça n’est pas la fin du monde : il y a encore d’autres compétences que l’examinateur va évaluer et il est encore possible de gagner des points. L’épreuve se termine au bout d’une heure, pas au bout d’une demi-heure après avoir raté une expérience. D’une manière générale lors de l’ensemble du baccalauréat -mais aussi pour tout autre examen- ayez toujours à l’esprit les points à gagner qui sont devant vous plutôt que les points que vous avez perdu avant. Ne perdez pas de temps à refaire la bataille.
Comme l’examen a lieu dans votre établissement scolaire et avec le matériel utilise dans l’année, il est bon de revoir les différentes capacités évaluées à l’aide des TPs effectués dans l’année. Ce tableau à remplir vous aidera à faire le point sur ce que vous avez fait dans l’année. Pour chaque compétence, il faut retrouver le TP correspondant que vous avez fait dans l’année et faire le point sur le matériel utilisé, la manip’ correspondant, le schéma du montage, etc.
Il ne faut pas s’y prendre à la dernière minute car si vous avez l’impression que vous n’avez pas traité une compétence, il faut pouvoir demander à votre enseignant. Peut-être que cela a été fait en classe à l’aide d’une activité ou même peut-être n’avez-vous pas pu le faire par manque de matériel.
Cet article liste toutes les manips à connaître à l’issue de l’année.
[Edit 2014] Voici un faux sujet ECE pour vous permettre de vous acclimater aux énoncés. Cet article reprend toutes les situations dévaluations, les manips sur lesquels vous serez évalués.
[Edit Décembre 2014] Voici quatre exemples de sujets pour évaluer les compétences expérimentales, proposé par le ministère.
Pour vous entraîner, l’académie d’Aix-Marseille propose une mine de ressources sur ces protocoles.
Nous entrons dans la phase finale de cette année de terminale S. Le bac est maintenant à moins de 2 mois et tout va aller très vite. Après avoir vu comment travailler les compétences exigibles en physique, il faut s’entraîner à faire des sujets. Le problème c’est que comme cette année est la première année du bac réforme du lycée 2012, il n’est pas facile de trouver de vrais sujets de bac pour s’entraîner lors des révisions. Voici une petite liste de sujets glanés sur la toile. Continue reading « Des sujets pour s’entraîner au bac 2013 »
Dans l’épisode 2 d’objectif mention (diffusé dans l’émission « révise ton bac d’abord » de la chaîne campusbac), j’ai conseillé à James et Kléber de travailler les compétences exigibles. Si vous aussi vous souhaitez suivre cette méthode, voici ce que nous avons travaillé : Continue reading « Comment travailler les compétences exigibles ? »
Cette année de terminale, le programme de TS aborde les deux piliers de la science du XXème siècle. Après la relativité restreinte, voyons la mécanique quantique.
Comme d’habitude, les compétences exigibles sont indiquées en gras.
Je sais que la lumière présente des aspects ondulatoire et particulaire.
Voilà, tout est dit. Il faut le savoir. Oui mais qu’est-ce que ça veut dire ? Continue reading « Transferts quantiques d’énergie : qu’en retenir pour le bac 2013 ? »
7 milliards. C’est beaucoup :
Le site 7billionsworld affiche 7 milliards de personnes sous la forme d’une petite icône colorée selon le continent. En scrollant dans la page, on ressent que 7 milliards c’est énorme.
Pourtant c’est beaucoup moins que le nombre de bactéries dans un seul être humain : environ 100 000 milliards.
Sachant que nous avons environ 10 000 milliards de cellules, nous portons donc environ 10 bactéries par cellules de notre propre organisme. Autrement dit, nous sommes constitué à 90 % de cellules hôtes -Euh dans ce cas-là, qui est l’hôte ?
Le nombre total de bactéries portée par les humains est donc d’environ 700 000 milliards de milliards. Nombre gigantesque mais encore inférieur au nombre de molécules dans un litre d’eau : environ 30 millions de milliards de milliards. Juste dans un litre d’eau. C’est pour cela qu’en chimie et en physique on compte par paquet : la mole, un paquet constitué de 6,022.1023 entités. Ce nombre est appelé le nombre d’avogadro.
Pourquoi ce nombre et pas 1025 qui aurait facilité les calculs ? Tout simplement parce que lorsque les scientifiques l’ont défini, ils n’avaient aucune idée du nombre d’entité que cela représentait. Ils ont simplement postulé ce nombre d’entité NA et ont commencé à l’utiliser sans connaître sa valeur. Grosso modo, 1 mole de nucléon pèse 1 g (plus précisément, 1 mole d’atome de carbone pèse 12 g, or l’atome de carbone contient 12 nucléons).
Sachant que le gramme est défini, à la louche, de sorte à ce qu’un millilitre d’eau pèse 1 gramme, postuler qu’une mole c’est 1025 reviendrait à redéfinir l’unité de masse, et toutes les autres…
Il a fallu attendre la fin du XIXème (avec les travaux de Loschmidt sur le nombre de molécule dans un certain volume de gaz) puis ceux de Jean Perrin pour déterminer précisément sa valeur :
Remarquons que Jean Perrin s’appuyait sur les travaux d’Einstein comme le rappelle cette vidéo de minute physics :
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=nrUBPO6zZ40[/youtube]
J’aime beaucoup cette analogie : déterminer la taille des atomes en utilisant le mouvement des grains de pollen, c’est comme déterminer la taille des pingouins en regardant comment bougent les iceberg lorsqu’ils sautent…
Vous pensez peut-être que cette problématique de la détermination du nombre d’Avogadro est une problématique dépassée ? Cette vidéo de Veritasium vous détrompera :
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=ZMByI4s-D-Y[/youtube]
En effet, actuellement le nombre d’Avogadro est défini à partir du kilogramme (voir ci-dessus : dans 12 g de carbone il y a 12 fois le nombre d’Avogadro d’atomes). Or le Kilogramme n’est pas aussi proprement défini que les autres unités comme l’explique cette vidéo. Les chercheurs essaient donc d’inverser les choses : définir le nombre d’Avogadro comme une certaine valeur connue avec un maximum de chiffres, indépendamment de la masse pour pouvoir ainsi définir « proprement » le kilogramme.
Rq : Dans cette vidéo Derek Muller affirme que le kilogramme sera mieux défini en 2014 mais aujourd’hui encore , la définition du kilogramme et du nombre d’Avogadro est toujours en phase de discussion, la décision de redéfinir le kilogramme ayant été reportée à 2018.
Il a été proclamé ici et là que l’expérience AMS aurait détecté des traces de matière noire. Mais qu’est-ce que la matière noire ? Et comment peut-on la détecter ? Ethian Siegel astrophysicien travaillant à l’université de Portland anime un blog de renommée internationale start with a bang qui est une excellente ressource pour se tenir au courant des dernières péripéties de la science. Continue reading « A la recherche de la matière noire… »
Voici les compétences exigibles du programme de TS bac 2013 sur l’aspect macroscopique des transformations en chimie organique : Continue reading « Transformations en chimie organique pour le bac 2013 »
Voici les compétences exigibles pour la partie représentation spatiale des molécules du programme de terminales S version bac 2013.
Je sais utiliser la représentation de Cram.
La représentation d’une molécule sous sa forme développée ne donne pas assez d’information sur la configuration spatiale d’une molécule. En effet, un atome de carbone échange 4 liaisons covalentes. Or ces liaisons se repoussent entre elles de sorte que ces liaisons se répartissent d’une certaines façon dans l’espace. La molécule la plus simple de la chimie organique, le méthane, composé d’un atome de carbone et de 4 atomes d’hydrogène CH4 , a ainsi la forme suivante dans l’espace :
Pour représenter cela sur une feuille de dessin, on utilise la représentation de Cram :
dans laquelle les liaisons qui font partie du plan de la feuille sont représentées par un trait continu, les liaisons qui pointent vers l’avant sont représentées par un trait gras et les liaisons vers l’arrière sont représentées par un trait pointillé. Dans la suite, nous utiliserons cette représentation.
Je sais reconnaître des espèces chirales à partir de leur représentation.
La chiralité est le fait d’être différent de son image dans un miroir. Dans la vie quotidienne, il y a beaucoup d’objets chiraux. Notre main droite ne se superpose pas à son image dans un miroir, de même pour un gant, une chaussure. Dans le jeu tétris, certaines pièces sont chirales, d’autres pas. Dans l’image ci-dessous, les formes chirales ont été représentées image l’une de l’autre dans un miroir, tandis que les non chirales n’ont été représentée qu’une fois. Mais il y a deux erreurs, c’est à dire 2 formes qui ne sont pas chirales qui ont été représentées en double, les trouverez-vous ?
En chimie, certaines molécules ne sont pas chirales, d’autres le sont. La molécule de méthane ci-dessus n’est pas chirale. Elle est identique à son image dans un miroir :
La molécule de droite est la même que celle de gauche, il suffit de la tourner selon un axe vertical. Si l’on remplace 3 atomes d’Hydrogène par 3 atomes différents, chlore, brome et fluor par exemple, on obtient une molécule chirale.
Je sais identifier les atomes de carbone asymétrique d’une molécule donnée.
En remplaçant les 3 atomes d’hydrogène par 3 halogènes différents (Chlore, Brome et Fluor) on a rendu l’atome de carbone asymétrique. Un carbone asymétrique est un carbone tétraédrique qui est lié à 4 atomes ou groupes différents. Exemple : CH3CHBrCl possède un atome de carbone asymétrique.
Par contre CH3CH2Cl n’en possède pas.
Lorsqu’une molécule ne comporte qu’un atome de carbone asymétrique alors elle est forcément chirale. Les deux formes sont dites énantiomères, elles sont images l’une de l’autre dans un miroir :
Lorsqu’il y a plus d’un carbone asymétrique, la molécule peut-être chirale ou non selon la présence de plan de symétrie dans la molécule. Exemple en image :
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À partir d’un modèle moléculaire ou d’une représentation, je sais reconnaître si des molécules sont identiques, énantiomères ou diastéréoisomères.
Comme nous venons de le voir, deux molécules différentes images l’une de l’autre dans un miroir sont énantiomères. Il y a des cas où les molécules sont des stéréoisomères non éniantomères, dans ce cas on dit qu’elles sont diastéréoisomères. Houla, je sens que je vous perds là. Reprenons donc quelques définitions à l’aide de wikipedia :
2 molécules sont isomères si elles ont la même formule brute. Si elles diffèrent par leur formule développée, on parle d’isomérie de constitution. Si elles ont la même formule développée ce sont des stéréoisomères et il faut utiliser la représentation de Cram pour les distinguer. Si elles sont images l’une de l’autre dans un miroir, ce sont des énantiomères, sinon ce sont des diastéréoisomères. Ça va mieux ? Vous vous y retrouvez ? Voici un petit exercice pour voir si vous avez compris :
Un dernier mot sur les molécules diastéréoisomères. Pour les alcènes, il y a l’isomérie Z-E (cis-trans dans le diagramme ci-dessus). Les liaisons simples peuvent pivoter sur elle-même mais pas les liaisons doubles, ainsi :
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Je sais mettre en évidence des propriétés différentes de diastéréoisomères.
Des molécules diastéréoisomères peuvent avoir des propriétés physiques différentes :
 température de fusion : 287 °C |
 température de fusion : 131 °C |
| Ces deux molécules sont des diastéréoisomères qui n’ont pas les mêmes propriétés physiques. | |
Pour le mettre en évidence, il suffit de prendre un échantillon de chaque et de mesurer la propriété en question.
Je sais visualiser, à partir d’un modèle moléculaire ou d’un logiciel de simulation, les différentes conformations d’une molécule.
Pour vous entraîner, je vous conseille de télécharger Jmol. C’est un logiciel gratuit qui permet de simuler des molécules dans l’espace. Vous pourrez en particulier vous entraîner à recréer la molécule de cyclohexane qui possède 2 conformations : chaise et bateau.
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Quelques exemples de représentation que l’on peut obtenir avec Jmol : le cyclohexane, l’aspirine, l’alaline et il y en a bien d’autres sur cette page.
Je sais utiliser la représentation topologique des molécules organiques.
J’espère que vous savez sinon vous n’avez rien compris à cette page…
Je sais extraire et exploiter des informations sur les propriétés biologiques de stéréoisomères et les conformations de molécules biologiques pour mettre en évidence l’importance de la stéréoisomérie dans la nature.
Les briques élémentaires du vivant sont les acides aminés, des molécules organiques qui comporte deux fonctions : la fonctions acide carboxylique -COOH et la fonction amine -NH2. Et plus particulièrement les acides ?-aminés, c’est à dire des acides tels que la fonction amine est portée par le premier carbone qui suit la fonction acide carboxylique : NH2-CRH-COOH où R est une chaîne. Sur les 22 acides aminés qui servent à la synthèse des protéines, 21 ont un carbone asymétrique, celui qui porte la fonction amine. Les briques du vivant sont chirales et ont donc deux isomères énantiomères.
Cependant, dans les organismes vivant on ne trouvent pas les 2 isomères mais seulement un seul type car la vie sur Terre a sélectionnée ce type. Si l’on imaginait une grenouille faites de protéines de l’autre type, elle ne survivrait pas car elle ne pourrait synthétiser les protéines dont elle a besoin à partir des matériaux disponibles sur terre.
Voici donc un premier exemple, et non des moindres de l’importance de la stéréoisomérie pour les processus biologiques. Mais il y en a bien d’autres. L’asparagine peut avoir un goût amer ou sucré selon l’énantiomère considéré. L’albutérol possède un énantiomère brochodilatateur tandis que l’autre est inactif. La L-dopa est le médicament de base dans le traitement de la maladie de Parkinson tandis que la D-dopa, son énantiomère est toxique. C’est pourquoi les médicaments ne sont pas des mélanges racémiques -un mélange racémique est constitué des 2 types d’énantiomères.
Petit exercice pour conclure : pour chacune de ces molécules, repérer le carbone asymétrique et représenter les deux énantiomères.
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