La solution de «destop ®» peut réagir avec une solution d’acide chlorhydrique H








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I ) INTRODUCTION ET PRINCIPE DU DOSAGE



Le « DESTOP ® » (produit pour déboucher les canalisations) est une solution fortement basique. Pour simplifier les raisonnements nous considèrerons que la solution de « DESTOP ® » est essentiellement une solution concentrée d’hydroxyde de sodium (Na+(aq) + HO-(aq)).

On souhaite déterminer par dosage la concentration en ion hydroxyde (HO-) de la solution de déboucheur.

La solution de « DESTOP ® » peut réagir avec une solution d’acide chlorhydrique (H3O+(aq) + Cl-(aq)) et l’avancement de la réaction peut être suivi par conductimétrie. L’équivalence est repérée par le minimum de conductance du mélange réactionnel (à justifier ultérieurement).

Schéma du montage



CONTROLE DE QUALITE PAR DOSAGE

Un dosage permet de déterminer la concentration (ou la quantité) d’une espèce chimique présente dans une solution S. Lors d’un dosage par étalonnage, on utilise une grandeur physique, la conductivité  ou l’absorbance A, qui dépend de la concentration en solution de l’espèce chimique que l’on souhaite doser. On détermine la concentration dans la solution S de l’espèce à doser en comparant la valeur de la conductivité (resp. de l’absorbance) de cette espèce mesurée dans la solution S avec les valeurs des conductivités (resp. absorbances) de la même espèce mesurées dans des solutions étalons (de concentrations connues).
Dosage par étalonnage utilisant un spectrophotomètre et dosage par étalonnage utilisant un conductimètre

Dosage par étalonnage utilisant un spectrophotomètre

Dosage par étalonnage utilisant un conductimètre


  1. Type d’espèce chimique pouvant être dosée




Permet de doser une espèce chimique colorée en solution

Permet de doser une espèce chimique ionique en solution

  1. Grandeur mesurée et appareil




L’absorbance A est mesurée avec un spectrophotomètre

La conductance G ou la conductivité est mesurée avec un conductimètre

N.B.

- La conductance G d’une portion de solution ionique est l’inverse de sa résistance avec G en siemens (S) et R en ohm () :

- La conductivité  d’une solution traduit son aptitude à conduire le courant électrique : où k (en m) est la constante de la cellule conductimétrique qui dépend de sa géométrie et  en S.m-1 et G en S.


Dosage par étalonnage utilisant un spectrophotomètre

Dosage par étalonnage utilisant un conductimètre



  1. Exemples de dosages par étalonnages




Activité 1 en annexe : Détermination du pourcentage massique de cuivre dans une pièce de monnaie

Activité expérimentale n°1 du chapitre 6 : Dosage par étalonnage d’un sérum physiologique

  1. Loi sur laquelle repose la technique




Loi de Beer-Lambert

(pour les solutions diluées)
Pour une longueur d’onde  donnée :
A = k x c


  • A : absorbance de la solution (sans unité)

  • k = . l : constante (en L.mol-1)

  • c : concentration molaire de l’espèce chimique colorée




Loi de Kohlrausch
(toujours vraie)
= k x c (pour un unique soluté)

ou

G = k’ x c (pour un unique soluté)


  • conductivité de la solution (S.m-1)

  • G conductance de la solution (S)

  • i conductivité molaire ionique (S.m2.mol-1)

  • [Xi] concentration molaire de l’ion en solution (mol.m-3)

  • k : constante (S.m2.mol-1)

  • k’ : constante (S.m3.mol-1)

Exemple : solution de chlorure de sodium (Na+(aq)+Cl-(aq)) de concentration molaire apportée C.
 = Na+ . [Na+] + Cl- . [Cl- ]
 = k x C


Dosage par étalonnage utilisant un spectrophotomètre

Dosage par étalonnage utilisant un conductimètre


  1. Détermination de la concentration inconnue Cx




  • On choisi comme longueur d’onde de travail  = max (longueur d’onde pour laquelle l’absorbance de la solution colorée est maximum) afin d’avoir la meilleure précision des mesures possibles.

  • On mesure l’absorbance de solutions étalons (solutions de concentrations connues en espèce colorée à doser)

  • On trace la courbe A = f(C)



  • On mesure A pour la solution de concentration inconnue Cx en espèce colorée (A = 0,08).

  • On détermine CX de façon graphique (voir graphique ci-dessus ; pour A = 0,08 on obtient Cx = 0,34 mol.L-1

  • On peut aussi déterminer CX en utilisant l’équation de la droite (A = 0,234.C  si A = 0,08 alors Cx = 0,08/0,234 = 0.34 mol.L-1)


N.B. la loi de Beer-Lambert = k x c est vérifiée avec une bonne précision (R2 = 0,999 ; R2>0,98)


- On mesure la conductivité  ou la conductance G de solutions étalons (solutions de concentration connu en électrolyte à doser)

- On trace la courbe = f(C) (ou G = f (C))



  • On mesure (ou G) pour la solution de concentration inconnue CX en électrolyte ( = 0,60)

  • On détermine CX de façon graphique (voir graphique ci-dessus ; pour  = 0,60 on obtient Cx = 7,2.10-2 mol.L-1)

  • On peut aussi utiliser l’équation de la droite (=0,083.C)


N.B. la loi de kohlraush = k x c est vérifiée avec une bonne précision (R2 = 0,999 ; R2>0,98)


L’ŒIL SYSTEME OPTIQUE ET FORMATION DES IMAGES

  1. CONDITIONS DE VISIBILITE D’UN OBJET

I-1) Historique (étude documentaire)

Dès le Ve siècle avant J-C., les penseurs de l’Antiquité réfléchissent au fonctionnement de la vision. Dans ce contexte, deux courants coexistent.

Le premier celui de l’intromission, explique la vision comme l’entrée dans l’œil d’une image formée à partir de l’objet.

Schéma



Les atomistes, parmi lesquels Epicure, Leucippe, Démocrite ou encore Lucrèce, sont les défenseurs de ce courant de pensée. Ainsi pour Lucrèce : « Nous ne voyons pas les objets s’approcher de nous quand nous les percevons ; il faut au moins qu’ils envoient à notre âme quelque chose qui les représente, des images, espèces d’ombres ou de simulacres matériels qui enveloppent les corps, voltigent à leur surface et peuvent s’en détacher pour apporter à notre âme les formes, les couleurs et toutes les autres qualités des corps d’où ils émanent. »

Le second courant, celui de l’émission, s’attache à expliquer la vision comme l’envoi, à partir de l’œil, d’une sorte d’entité invisible dont la nature n’est jamais réellement explicitée.

Schéma

Si Hipparque le compare à une « main tendue », Platon en fait le prolongement de l’âme. Quant à Euclide et Ptolémée, ils en proposent un modèle géométrique sous la forme de « rayons visuels ».

Ce qui est sûr, c’est que cette entité n’est pas de la lumière au sens où nous l’entendons aujourd’hui.



  1. LA CONSERVATION DES ALIMENTS

Activité documentaire : étude de quelques techniques de conservation

« Les techniques de conservation des aliments ont pour but de préserver leur comestibilité et leurs propriétés gustatives et nutritives.


  • Les techniques de conservation par la chaleur

Le traitement des aliments par la chaleur est aujourd’hui la plus importante technique de conservation de longue durée. Il a pour objectif de détruire ou d’inhiber totalement les enzymes et les microorganismes et leurs toxines, dont la présence ou la prolifération pourrait altérer la denrée considérée ou la rendre impropre à l’alimentation humaine. On distingue la pasteurisation lorsque le chauffage est inférieur à 100°C et la stérilisation lorsqu’il est supérieur à 100°C.

La technique de pasteurisation est utilisée pour le lait, les produits laitiers notamment. La pasteurisation a pour but de détruire les microorganismes pathogènes et d’altération. Ce traitement thermique doit être suivi d'un brusque refroidissement puisque tous les microorganismes ne sont pas éliminés et qu’il est nécessaire de ralentir le développement des germes encore présents. Les aliments pasteurisés sont ainsi habituellement conservés au froid (+4°C).


  • Les techniques de conservation par le froid
    Le froid est une technique de conservation des aliments qui arrête ou ralentit l'activité cellulaire, les réactions enzymatiques et le développement des microorganismes. Il prolonge ainsi la durée de vie des produits frais, végétaux et animaux en limitant leur altération.
    Le froid ne détruit ni les toxines ni les microorganismes éventuellement contenus dans les aliments. La majorité des microorganismes présents peuvent donc reprendre leur activité dès le retour à une température favorable. On distingue deux procédés qui utilisent cette technique, la réfrigération et la congélation.
     

  • La réfrigération qui consiste à entreposer les aliments à une température basse, proche du point de congélation, mais toujours positive par rapport à celui-ci. Généralement, la température de réfrigération se situe aux alentours de 0°C à +4°C. A ces températures, la vitesse de développement des microorganismes contenus dans les aliments est ralentie. La réfrigération permet donc la conservation des aliments périssables à court ou moyen terme. Des règles fondamentales doivent être respectées dans l'application du froid : la réfrigération doit être faite le plus tôt possible après collecte, elle doit s'appliquer à des aliments initialement sains et être continue tout au long de la filière de distribution.

  • La congélation qui maintient la température au cœur de la denrée jusqu’à -18°C. Ce procédé provoque la cristallisation en glace de l'eau contenue dans les aliments. On assiste alors à une diminution importante de l'eau disponible, soit à une baisse de l'activité de l'eau, ce qui ralentit ou stoppe l'activité microbienne et enzymatique. La congélation permet donc la conservation des aliments à plus long terme que la réfrigération.



  • Les techniques de conservation par séparation et élimination d’eau

La déshydratation est une technique physique de conservation des aliments. Elle consiste à éliminer, partiellement ou totalement, l'eau contenue dans l'aliment. Ce procédé présente deux intérêts principaux : l'activité de l'eau du produit ainsi traité atteint des valeurs suffisamment basses pour inhiber le développement des microorganismes et stopper les réactions enzymatiques ; la diminution du poids et du volume est une économie importante pour le conditionnement, le transport et le stockage.

Suivant l'intensité de déshydratation, on distingue :

  • le séchage qui consiste à enlever l'excès d'humidité par évaporation de l'eau. On aboutit à des produits alimentaires dits secs, tels que les haricots, saucissons, aulx.

  • la lyophilisation, qui consiste à congeler un aliment puis à le soumettre au vide, l'eau passe ainsi directement de l'état solide à celui de vapeur, c'est la sublimation de la glace. Cette technique qui donne des produits de qualité se réhydratant bien, reste d'un prix de revient élevé. Elle est réservée à certaines applications comme le café soluble, certains potages instantanés et l'alimentation de personnes en conditions extrêmes (astronautes, alpinistes ...).



  • d’autres méthodes permettent de freiner ou bloquer le développement microbien en réduisant l’activité de l’eau tout en en conférant du goût à l’aliment comme le fumage ou l’addition de sel. Techniques utilisées pour les viandes, poissons, fromages…

  • Les techniques de conservation par additifs alimentaires

Parmi les additifs alimentaires, on distingue les additifs de conservation, ou conservateurs chimiques (E200 à E 297), qui sont utilisés dans le but de prolonger la durée de conservation des aliments.
Les conservateurs chimiques n'ont pas la capacité de rendre sain un produit qui ne l'était pas avant son traitement, ni d’améliorer la qualité d'un mauvais produit ; ils peuvent seulement conserver au produit ses caractéristiques initiales plus longtemps qu'à l'ordinaire. »

  1. TECHNIQUES DE CONSERVATION

Les techniques de conservation des aliments ont pour but d'assainir ou de stabiliser un aliment périssable en détruisant ou en inhibant tout ou partie des bactéries qu'il renferme et qui peuvent entraîner des troubles de santé chez les consommateurs, ou la dégradation de l'aliment lui-même.

Il existe plusieurs techniques :

Par la chaleur : pasteurisation, stérilisation (conserves et semi-conserves)

Par le froid : congélation/surgélation

Autres : fermentation, salage, saumurage, fumage, déshydratation, conservation sous vide ou atmosphère modifiée, lyophilisation, ajout de conservateurs ou d’antioxydants.

Certaines techniques de conservation mettent en jeu un changement d’état :
D’autres techniques mettent en jeu une réaction chimique (disparition de réactifs et apparition de produits) : fermentation, ajout de conservateurs chimiques (codé de E200 à E297)



  1. COMMENT REUSSIR UNE EMULSION (MAYONNAISE) ?

Une incorporation progressive de l’huile dans l’eau, tout en fouettant continuellement, favorise la formation de micelles plus petites (on divise davantage les gouttelettes d’huile) et on obtient une mayonnaise plus ferme.

Des ingrédients à température ambiante facilitent la formation des micelles.

La moutarde apporte également des molécules tensioactives qui facilitent la formation des micelles.

VERIFICATION DES RELATIONS DE CONJUGAISON ET DE GRANDISSEMENT

On peut déterminer par le calcul la position et la taille d'une image grâce aux relations de conjugaison et de grandissement de Descartes.


  • La relation de conjugaison permet de déterminer la position d'une image donnée par une lentille à partir de la position de l'objet connaissant la distance focale f ' de la lentille :




  • La relation de grandissement permet de déterminer la taille et le sens d'une image à partir de la taille et du sens de l'objet :



COULEUR DES OBJETS

« Ce n'est que beaucoup plus tard après les découvertes de Newton, en 1807 exactement, que Thomas Young s'aperçoit qu'il n'est pas nécessaire de réutiliser tous les rayons du spectre pour reconstituer de la lumière blanche, mais que trois d'entre eux suffisent. Il découvre les couleurs primaires RVB (rouge, vert, bleu)....
Young fit la découverte des couleurs primaires en s'intéressant aux récepteurs sensoriels de l'œil. Il proposa comme hypothèse que la vision humaine utilise trois capteurs rouge, vert et bleu (RVB) capables de réaliser la synthèse de toutes les autres couleurs. Ce n'est que plusieurs années plus tard que cette hypothèse audacieuse sera confirmée par des expérimentations physiologiques sur l'œil qui montreront l'existence de trois types de cônes sur la rétine sensible respectivement au rouge , au vert et au bleu. Young avait deviné que les différentes longueurs d'onde présentes dans la lumière avaient une action directe sur la sensibilité de ces cônes. »

  1. COULEUR DES OBJETS OPAQUES



Un citron observé en lumière blanche paraît vert. Cela signifie que le citron absorbe une partie du spectre de la lumière blanche et ne renvoie ou diffuse que les radiations monochromatiques qui superposées donnent la sensation de vert :

B

Lumière blanche



Schéma simplifié



V

V

R

Citron



Un citron vert éclairé en lumière magenta (B + R) paraîtra noir (ou gris) :


B

Lumière magenta
Schéma simplifié



Noir

R

Citron



Le rôle des encres est de nous donner des sensations colorées en stimulant de façon contrôlée les trois types de cônes de nos yeux : les S sensibles aux lumières bleues, les M intermédiaires, et les L qui captent les lumières rouges. Mais l'encre n'émet pas de lumière... elle absorbe seulement une partie de la lumière blanche qui l'éclaire, et nous voyons le reste, qu'elle renvoie. Sur le papier, les couleurs se soustraient : chaque gouttelette d'encre prélève une partie de la lumière qui lui parvient, selon sa couleur.

Isotopes

Exemple : Isotopes naturels de l’oxygène

(99,76%*)

(0,04%*)

(0,20%*)

*pourcentage atomique dans les composés naturels.

Composition d’un noyau

N.B. e = 1,602 x 10-19 C ; mp≈ mn≈ 1,7 x 10-27 kg

« En 1898, Marie Curie, physicienne française d’origine polonaise, choisit comme sujet de thèse de doctorat l’étude » du rayonnement Uranique découvert en 1896 part Henri Becquerel. « Elle examine systématiquement un grand nombre de composés chimiques et de minéraux, et découvre que les minerais d’uranium telle la pechblende émettent plus de rayonnement que l’uranium lui-même. Elle déduit de ce fait remarquable que ces substances contiennent, en très petite quantité, un élément beaucoup plus actif que l’uranium. Pierre Curie, son mari, joint ses efforts à ceux de Marie et après avoir manipulé des tonnes de minerai, ils parviennent à isoler deux nouveaux éléments radioactifs, le polonium puis le radium…Pour la découverte de la radioactivité naturelle, Henri Becquerel et les Curie reçoivent le prix Nobel de physique en 1903. »

En 1934, Irène fille ainée du couple Curie, et son mari Frédéric Joliot, découvrent la radioactivité artificielle en provoquant une transformation nucléaire qui produit de nouveaux noyaux radioactifs. Une feuille d’aluminium bombardée avec des noyaux d’hélium donne des noyaux de phosphore radioactif , un isotope du phosphore stable , jamais observé dans la nature. Ils le démontrent en isolant chimiquement le phosphore produit avant qu’il ne se désintègre en silicium par radioactivité .Le prix Nobel de chimie leur est attribué en 1935 pour cette découverte qui trouvera rapidement de nombreuses applications.

2) Cohésion d’un noyau

Au sein d’un tout petit volume, le noyau, il existe des forces de répulsion (interaction électromagnétique) considérables entre les protons chargés positivement. La cohésion du noyau ne peut donc être assurée que par des forces attractives agissant à très courte distance (interaction forte). Selon le nombre de protons et de neutrons dans un noyau donné chacune des interactions antagonistes (interaction forte et interaction électromagnétique) peut être plus ou moins importante rendant le noyau plus ou moins stable.
L’ensemble des noyaux connus (artificiels ou naturels) sont classés dans un diagramme (N, Z) appelé aussi diagramme de Segré (voir ci-dessous). Le logiciel Nucléus que vous allez utiliser reprend ce diagramme.
Transformation chimique étudiée

  1. ACTION DES IONS THIOSULFATE S2O32- SUR LE DIIODE I2



Les ions thiosulfate S2O32-de la solution de thiosulfate de sodium (2 Na+(aq) + S2O32-(aq)) réagissent avec les molécules de diiode I2 de la solution aqueuse de diiode pour former des ions iodure I- et des ions tétrathionate S4O62-.
ACTIVITES EXPERIMENTALES : EXTRACTION, IDENTIFICATION ET SYNTHESE DE PIGMENTS COLORES

Les molécules de la matière colorée sont classées en deux catégories suivant leur solubilité dans le milieu coloré :

  • les pigments, espèces insolubles, en suspension dans un liquide ou en dispersion dans un solide ;

  • les colorants, espèces solubles dans le milieu qu’ils colorent.

La chlorophylle est un pigment présent dans toutes les plantes vertes sur Terre. On estime que près d’un milliard de tonnes de chlorophylle sont synthétisées par les plantes chaque année sur toute la surface de la Terre. C’est grâce à cette molécule que la plante est capable de réaliser la photosynthèse, c'est à dire la synthèse de glucose (le carburant de la plante) à partir de molécules organiques simples (eau et dioxyde de carbone) sous l’action de la lumière visible.

Ce que l’on nomme couramment chlorophylle est en réalité un mélange de plusieurs molécules de structures chimiques très proches. On distingue ainsi les chlorophylles a, b, c et d ainsi que quelques dérivés apparentés. La chlorophylle a (vert-bleu) et la chlorophylle b (vert-jaune) sont les plus abondantes chez les plantes supérieures et algues vertes, en proportions variables suivant l’espèce. Les chlorophylles c et d sont plutôt présentes chez les algues brunes et cyanobactéries.

La chlorophylle est contenue dans les chloroplastes, de minuscules organites situés à l'intérieur de chacune des cellules d'une plante verte, essentiellement dans les feuilles. Les chloroplastes contiennent aussi des carotènes (orange), des xanthophylles (jaune) et des anthocyanes aux teintes variées.

Les chlorophylles (E140), caroténoïdes (E160) et xanthophylles (E161) sont des pigments utilisés en cosmétologie.

  1. SYNTHESE D’UN PIGMENT NATUREL : L’INDIGO

  2. L’indigotier est un arbuste cultivé comme plante tinctoriale. Sa feuille est une des sources naturelles de la teinture bleue indigo.

  3. « La industria del índigo costó tantas vidas (de esclavos) en el Caribe e Indonesia que constituyó un verdadero genocido en pos de azul. Cuando luego de la revolución francesa se ordenó que el ejército usara uniformes azules, la demanda de índigo aumentó de tal manera que implicó un encreíble rédito comercial y un desastre a escala humana. Haití solo exportó casi un millón de kilos durante el tercer cuarto del siglo XVIII. Ahora es el país mas pobre del mundo.

  4. La industria de índigo en Sudamérica acabó por varios motivos : impuestos altísimos, la guerra entre España e Inglaterra de 1798 (que terminó con un millón y medio de kilos de índigo guatemalteco sin vender), las plagas de langosta de 1801 (que arruinaron el 50% de la producción), nuevos cultivos en otras partes que dieron fin al monopolio caribeño, y reglas locales contra los monocultivos que destruían la tierra. En 1790, muchos granjeros del Caribe optaron por cultivar café, ya que era más redituable y requeria menos mano de obras.

  5. Cansados de esta situacón, los esclavos organizaron revueltas que culminaron con la independencia de Haiti en 1804. Francia tuvo que procurarse indigo de otras colonias. Inglaterra intentó plantarlo en Estados Unidos pero los cultivos alli no prosperaron, asi que lo llevaron a Bengala (India). En 1837 el índigo era la primera exportación de la India al mundo, con cinco millones de kilos anuales. El precio que Inglaterra fijó al indigo de Bengala para exportar a otros países superaba tan ampliamente el del kilo bengalí que ocasionó la ira de los productores, y esas ira fue la primera levadura para la independencia de la India.

  6. En 1865 abrió sus puertas la empresa Badische Anilin und Sodafabrik (BASF) y se dedicó sin pérdida de tiempo a fabricar íindigo artificial, de acuerdo con la fórmula descubierta ese mismo año por el químico alemán Adolf von Bayer, quien lo sintetizó a partir de orto-nitro benzaldehído, acetona y una base…En 1905, Bayer ganó el premio Nobel de Química por el hallazgo de los colorantes químicos »

  7. Le lucratif commerce lié à l’extraction de l’Indigo fut ruiné par la synthèse de Bayer décrite ci-dessus.

  8. D’après « La ciencia del color historias y pasiones en torno a los pigmentos » de Ana Von Rebeur de la collection « ciancia que ladra… »

MESURE DU RAYON DE LA TERRE PAR ERATOSTHENE(Méthode d’Eratosthène 284-192 av. JC.)
La première détermination du rayon de la Terre fut réalisée deux siècles avant notre ère par

Eratosthène qui appartenait à l’école d’Alexandrie. Son calcul repose sur une idée simple : Le Soleil

est si éloigné de la Terre que sa lumière peut être représentée par des rayons parallèles. Or

Eratosthène avait lu qu’à Syène, ville située sur le tropique nord, la lumière tombait verticalement,

atteignant le fond des puits à midi, le jour du solstice d’été. Tandis qu’à Alexandrie, ville située plus

au nord, cela ne se produisait pas. La lumière arrivait à la même heure en faisant un angle dû,

pensait-il, à la courbure de la Terre. Il planta alors à Alexandrie un bâton vertical et mesura l’angle

entre le bâton et la direction des rayons solaires (cf. schéma) ; il trouva 1/50ème de cercle. Eratosthène

savait également que les caravanes de chameaux partant de Syène mettaient 50 jours pour arriver à

Alexandrie en parcourant 100 stades par jour (un stade équivaut à 160m).

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