Physique-Chimie 1re Spécialité

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Chapitre 4
Activité 1 - Activité d'exploration

À la découverte de l'oxydoréduction

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Problématique de l'activité
Lors d'un feu d'artifice, chacun peut s'émerveiller devant les couleurs qui surgissent dans la nuit.

Comment expliquer l'apparition de ces couleurs lors de l'explosion ?
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Par intuition

Quel est le principe d'une explosion et quel élément chimique est généralement concerné ?
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Doc. 1
La poudre noire

La poudre noire (mélange en différentes proportions de charbon \text{C}, de soufre \text{S} et de nitrate de potassium \text{KNO}_{3}), connue depuis le VIIIe siècle en Chine, est utilisée dans les fusées des feux d'artifice. Échauffés, les corps qui la constituent réagissent et provoquent l'explosion nécessaire à la propulsion du corps pyrotechnique.

Ce corps expulsé contient lui aussi de la poudre noire qui explosera dans le ciel grâce à une mèche-retard (allumée par la première explosion). Le mélange pyrotechnique subit une combustion, ce qui produit les couleurs que nous pouvons observer.
Placeholder pour Poudre noirePoudre noire
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Doc. 2
L'apparition des couleurs

L'explosion de la poudre noire a deux effets : apporter de l'énergie et du dioxygène. Pour obtenir la couleur blanche, c'est le magnésium qui est utilisé. Suite à l'apport d'énergie, le magnésium s'enflamme entraînant alors sa combustion dans le dioxygène pour former l'oxyde de magnésium \text{MgO}.

Placeholder pour Couleurs des feux d'artificeCouleurs des feux d'artifice
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Données

  • Couleurs et éléments chimiques :

Vert

Baryum (\bf{\text{Ba}}(\bf{\text{NO}_{3})_{2}})

Bleu

Cuivre (\bf{\text{Cu}} et \bf{\text{CuCl}_{2}})

Orangé

Calcium (\bf{\text{Ca}}(\bf{\text{NO}_{3})_{2}})

Jaune

Sodium (\bf{\text{NaNO}_{3}})

Doré

Mélange fer, carbone, soufre

Rouge

Strontium (\bf{\text{Sr}}(\bf{\text{NO}_{3}})_{2})

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Vocabulaire

  • Oxydant : espèce chimique susceptible de gagner un ou plusieurs électrons (\text{e}^{-}).

  • Réducteur : espèce chimique susceptible de perdre un ou plusieurs électrons (\text{e}^{-}).
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Questions
Compétence
RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique

1. Écrire l'équation bilan de la combustion du magnésium dans le dioxygène.

L'oxyde de magnésium \text{MgO} formé est un solide ionique composé d'ions magnésium \text{Mg}^{2+} et d'ions oxyde \text{O}^{2-}.

2. Comment un atome de magnésium \text{Mg} se transforme-t-il en ion \text{Mg}^{2+} ? Traduire cette transformation par une demi-équation électronique. On note \text{e}^{-} un électron échangé.

3. Reprendre la question 2. pour la molécule de dioxygène \text{O}_{2} se transformant en ion oxyde \text{O}^{2-}.

4. Ces deux dernières équations sont appelées demi-équations électroniques. Retrouver, en les combinant, l'équation bilan de la réaction.


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Synthèse de l'activité
La couleur dorée est obtenu à l'aide du fer, oxydé en \text{Fe}_{2}\text{O}_{3} (2\: \text{Fe}^{3+} et 3\:\text{O}^{2-}). Effectuer le même travail et retrouver l'équation bilan de la combustion du fer.

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