\documentclass[10pt,a4paper]{article}

\usepackage{agrphy}

\title{LC09 Du macroscopique au microscopique dans les synthèses organiques (Lycée)}
\date{\today}

\begin{document}

\titre{MONNET Benjamin}{}{}{}



\subsection*{Terminale STL}

\begin{center}
\includegraphics[scale=0.8]{Programmes.PNG}
\end{center}



\subsection*{Commentaires du jury}




\subsection*{Bibliographie}
\begin{tabular}{@{\livre}p{0.48\linewidth} @{\ $\longrightarrow$ \ }p{0.48\linewidth}}
\textit{Physique-Chimie TS Nathan}, \textbf{Prévot et Richoux}\footnotemark  & Chapitre 15 \\
\textit{Chimie TS Belin}, \textbf{Belin} & Chapitre 12 \\
\textbf{JFLM2} & les manips 
\end{tabular}

\noindent
\begin{minipage}[t]{0.48\linewidth}



\subsection*{Prérequis}
\begin{itemize}[label=\ding{226}]
 \item Charges électrostatiques, liaisons et doublets
 \item Représentation de Lewis
 \item Tableau périodique
 \item Groupes caractéristiques
\end{itemize}
\end{minipage}
\begin{minipage}[t]{0.48\linewidth}
\subsection*{Expériences}
	\begin{itemize}[label=\Coffeecup]
	\item  
	\end{itemize}
\end{minipage}



\tableofcontents
\pagebreak




\section*{Introduction}
En chimie, lorsque l'on fait une réaction, il y a des fois où on observe des changements de couleur par exemple. On aimerait comprendre ce qu'il se passe au niveau atomique pour que l'on observe cela à l'échelle humaine. On distingue donc deux échelles :

\begin{itemize}
 \item \textbf{L'échelle macroscopique :} elle correspond à ce qui est observable à l'échelle humaine
 \item \textbf{L'échelle microscopique :} il s'agit de l'échelle des liaisons chimiques
\end{itemize}

\section{Echelle macroscopique : des observations expérimentales}
\subsection{Les équations bilans}
Jusqu'ici, l'outil que l'on a utilisé pour décrire les réactions qui avait lieu est les équations bilans. On en distingue 4 types :

\begin{itemize}
 \item \textbf{Élimination :} de la forme A=B+C. Exemple : $C_4H_9OH \rightarrow C_4H_8 + H_2O$
 \item \textbf{Substitution :} de la forme A+B=B+C. Exemple : $C_2H_5OH + HCl \rightarrow C_2H_5 + H_2O$
 \item \textbf{Addition :} de la forme A+B=C. Exemple : $C_2H_4 + H_2 \rightarrow C_2H_6$
 \item \textbf{Acide/Base :} échange de protons. Exemple : $CH_3OH + OH^-=CH_3O^- + H_2O$
\end{itemize}

\transition{
Néanmoins, on va voir que les équations bilans ne montrent pas tout...
}

\subsection{Test de Lucas}
Un exemple concret de ce qu'il vient d'être dit est le test de Lucas :

\experience{Test de Lucas}{JFLM2 p56}{}{
Pour chaque alcool à tester, mettre environ 0.5g de ZnCl$_2$ dans un tube à essai avec de l'eau distillée acidifiée.

Mettre en live dans chaque tube à essai un alcool et observer.
}

On remarque :
\begin{itemize}
 \item Alcool primaire : aucun trouve n'apparait
 \item Alcool secondaire : un trouble apparait à chaud
 \item Alcool tertiaire : un trouble apparait très rapidement
\end{itemize}

Pourtant l'équation bilan pour un alcool s'écrit :

\[
R-OH_{(aq)} + ZnCl_{2(aq)} = RCl_{(aq)} + OHEnCl_{(aq)}
\]

Néanmoins, comme on vient de le voir, la réaction n'est pas possible pour une alcool primaire. Pour comprendre cela, il va falloir regarder les choses à l'échelle microscopique.

\subsection{La cinétique}
\url{https://www.youtube.com/watch?v=cZkG4Rm64Yk&t=23s}

\manip{La dismutation de l'eau oxygénée. Lente sans Fe$^{3+}$, rapide avec. On peut mettre en évidence que les ions Fe$^{3+}$ sont bien présents avec de la soude
\[
\begin{array}{c}
2 H_2O_2 \rightarrow 2 H_2O + O_2 \\
H_2O_2 + 2Fe^{+3} \rightarrow 2 Fe^{2+} + O_2 + 2H^+ ~~\text{puis}~~ H_2O_2+2H^++2Fe^{2+} \rightarrow 2 Fe^{3+} + 2 H_2O
\end{array}
\]
}


La encore, macroscopiquement on voit la même chose, mais pas à la même vitesse

\section{L'échelle microscopique : un outil pour comprendre}
Afin d'exploiter l'échelle microscopique, il faut en connaitre les propriétés.
\subsection{Électronégativité et polarité}
Pour appréhender la réactivité d'un atome, un élément important est l'électronégativité. Elle caractériste la capacité d'un atome à attirer vers lui les électrons de son environnement.
Il y a plusieurs types d'échelles d'électronégativité mais nous utiliserons celle de Pauling :

\[
\Delta \chi_{AB} = 0.102 \times \sqrt{E_{AB}-\sqrt{E_{AA}E_{BB}}}
\]

avec $E_{XY}$ l'énergie de liaison entre X et Y. C'est une échelle relative pour laquelle on a fixé la valeur de 4 pour le Fluor.

\begin{figure}[!t]
\centering
\includegraphics[scale=0.5]{elec.png}
\caption{Electronégativité de Pauling \url{https://kaiserscience.files.wordpress.com/2015/05/electronegativity-periodic-table.jpg} }
\label{Tux}
\end{figure}

On remarque que plus on s'éloigne du Fluor, plus l'électronégativité descend (en gros).

\hspace{7mm}

\textbf{Remarque :} (surement pas le dire à l'oral) il y a aussi l'échelle de Mulliken : $\chi = 0.317 \frac{A_e+E_I}{2}$ avec $A_e$ l'affinité électronique et $E_I$ l'énergie d'ionisation.

\hspace{7mm}

Prendre l'exemple concret d'une liaison genre CO. On voit qu'on a un site avec plus d'électrons que l'autre à cause de l'électronégativité. On définit alors 2 type de site :
\begin{itemize}
 \item Un site nucléophile est un site attiré par les sites pauvres en électrons (car il en a lui même beaucoup)
 \item Un site électrophile est un site attiré par ceux qui sont riches en électron (car il en a pas assez) 
\end{itemize}

On va donc pouvoir prévoir des réactions à partir ce ces considérations. On va plus particulièrement: pouvoir écrire un \textbf{mécanisme réactionnel}.

\subsection{Mécanisme réactionnel}
Pour écrire un mécanisme, il faut étudier quelle site est électrophile (c'est-à-dire accepteur d'électrons) et lequel est nucléophile (donneur d'élcetrons). On va voir quelques exemples simples :
\begin{itemize}
 \item OH- sur R+ (vachement facile : les charges sont totales !)
 \item Cl- sur alcool (charge totale sur partielle)
 \item deux charges partielles :
 \begin{center}
 \includegraphics[scale=0.5]{exemple.PNG}
 \end{center}
\end{itemize}


\section{Application et lien micro/macro}
\subsection{Estérification ; lien équation bilan/mécanisme}
\experience{Estérification}{JFLM}{}{
Montage avec un Dean-starck pour avoir une réaction d’estérification totale. La réaction est faite en préparation. On
sépare le brut réactionnel pour pouvoir faire l’extraction, le lavage et le séchage devant le jury. On analyse ensuite
le produit obtenu par CCM en le comparant aux deux réactifs et au produit commercial attendu. Pour révéler la
CCM il vaut mieux utiliser du permenganate de potassium. En attendant les résultats de la CCM on présente le
mécanisme.
}

\begin{center}
\includegraphics[scale=0.8]{meca.PNG}
\end{center}

Quand on somme tous les mécanismes : on a une équations bilans !

\subsection{Retour sur le catalyseur}
\begin{center}
\includegraphics[scale=1]{catalyseur.PNG}
\end{center}

\subsection{Retour sur le test de Lucas}

\begin{center}
\includegraphics[scale=0.5]{Lucas.PNG}
\end{center}

\section{Version 30 minutes}
Enlever tout le test de Lucas.

\section*{Questions}
\begin{itemize}
 \item Différences entre "transforamtions chimiques" et "réactions chimiques" ? \textit{La transformation chimique est la changement du système chimique entre un état initial et un état final. Ce changement peut être modélisé par une ou plusieurs réactions chimiques}
 \item Comment on fabrique un indicateur universel ? \textit{Mélange d'indicateurs colorés dont les zones de virage sont différentes (voir le poly Ac/B} Or tu parles de phénolphtaléine, c'est quel type de milieu ? \textit{Milieu basique. Rose au dessus d'un certain pH}
 \item Des indicateurs universels du quotidien ? \textit{Le chou rouge !} Ça peut être une bonne idée à proposer comme manip. Y'a des trucs intéressants sur Wikipédia.
 \item J'ai envie de revenir sur la CCM. Qu'est ce qu'on repère dessus ? \textit{Des taches caractérisées par un rapport frontal résultat d'une compétition phase fixe/phase mobile. Rapport frontal découlant de la différence d'affinité (lien macro/micro)}
 \item Pourquoi avoir choisi le test de Lucas comme exemple ? \textit{Très visuel}
 \item Autre test de lycée ? \textit{test au chlorure d'argent.} Celui pour les aldéhydes ou cétones ? \textit{un truc genre DNPH}
 \item Comment on caractérise une réaction qui dépend de la classe du groupe caractéristique ? \textit{Chimiosélectif.} Mais en fait la frontière entre régiosélectivité et chimiosélectivité est dure à appréhender... En présentant par fonction, on peut dire chimiosélectif. Si on présente avec une seule molécule qui a un alcool de chaque type, alors c'est régiosélectif finalement.
 \item C'est quoi l'IUPAC ? \textit{Union internationale de chimie pure et appliquée. Leur but est de fixer des conventions pour qu'il n'y ait pas des mixes de def.}
 \item Comment tu expliquerais l'électronégativité avec les mains et comment tu justifierais que le fluor est le plus électronégatif ? \textit{Capacité à attirer les électrons. Fluor il lui manque un seul électron pour être dans un état de gaz noble donc très électronégatif. De plus il est très petit donc la "densité de manque d'électrons" est grande.}
 \item Faut faire attention : le mécanisme fait retomber sur le bilan mais à la base on a le bilan et on cherche le mécanisme, pas l'inverse. On essaie ensuite de vérifier le mécanisme.
 \item Notion de nucléophile vu au lycée ? \textit{En S non mais en STL oui}
 \item Bonne idée de parler d'indicateurs colorés ? \textit{Synthèse orga dit caractérisation dit pH à mesurer.}
\end{itemize}

\begin{center}
\includegraphics[scale=0.6]{Questions.PNG}
\end{center}

\begin{itemize}
 \item Un groupe caractéristique est un groupe d'atomes qui confère (donne) des propriétés spécifiques aux molécules qui le possèdent.
\end{itemize}

\section*{Remarques}
\begin{itemize}
 \item Il faut savoir faire la différence entre base de Lewis (qui est un concept thermodynamique) et un nucléophile (qui est un concept cinétique). Ainsi, EtO$^-$ est une base plus faible de tBuO$^-$ mais un meilleur nucléophile car moins encombré.
 \item Ne pas écrire HCl$_{(aq)}$ mais H$_3$O$^+_{(aq)}$ + Cl$^-_{(aq)}$
 \item Les lacunes électroniques ne constituent aucunement un prérequis ni même un savoir exigible au lycée. Il faut l'introduire dans la leçon et le justifier en disant qu'on le retrouve dans de nombreux mécanismes (notamment l'estérification) dans les sujets du bac.
 \item Grandeurs macroscopiques = grandeurs qui se mesurent. Important de le dire
 \item Profil réactionnel peut être un peu trop poussé.
 \item Test de Lucas peut être un peu complexe... Y'a des réactions un peu bizarre. On peut le garder mais il faut le justifier.
\end{itemize}




\end{document}
