Approche des familles chimiques

Livre du professeur - PC 1re - Chapitre 8 : Structure des entités organiques
Chapitre 8 : Structure des entités
organiques
Présentation
Ce chapitre vise à donner des notions de chaînes carbonées, groupes caractéristiques,
familles de composés et les spectres IR associés. En terme de nomenclature, les élèves de
première doivent uniquement savoir faire le lien entre le nom et la formule semi-développée
de molécules comportant un seul groupe caractéristique.
Ces notions sont abordées dans ce chapitre sous forme d’approches concrètes et
contextualisées conformément aux programmes officiels.
Place dans la progression
Ce chapitre est une première approche des familles chimiques et des principales règles de
nomenclature en chimie organique. Il est pertinent de traiter ce chapitre avant le chapitre 9,
“Synthèse d’espèces chimiques organiques”.
Les prérequis du chapitre 8 ont été vus en seconde. En conséquence, il peut être traité tôt
dans l’année. Cependant, il paraît judicieux de respecter l’ordre chronologique du
programme officiel dans la partie chimie afin de remobiliser à l’occasion certaines notions
déjà vues (interactions entre entités, énergies de liaison, bilans de matière).
Les deux propositions de progressions proposées dans le fascicule de présentation à
destination des professeurs respectent donc cette logique.
Présentation 1
Place dans la progression 1
Activités 3
Activité d’exploration 1 : Quelles écritures pour représenter une molécule ? 3
Présentation 3
Temps estimé 3
Lien avec le programme 3
Compétences 3
Réponse détaillée 4
Aide et éléments différenciants 5
Ressources supplémentaire et pistes d’exploitation 5
Activité expérimentale 2 : Familles et molécules 5
Présentation 5
Temps estimé 5
Lien avec le programme 5
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1

Livre du professeur - PC 1re - Chapitre 8 : Structure des entités organiques
Compétences 6
Réponse détaillée 6
Aide et éléments différenciants 9
Molécules à distribuer (à retrouver en annexe 1) 9
Ressources supplémentaire et pistes d’exploitation 9
Activité expérimentale 3 : Un nom pour chaque molécule 9
Présentation 9
Temps prévu 9
Lien avec le programme 10
Compétences 10
Réponse détaillée 10
Aide et éléments différenciants 13
Fiches élèves à distribuer (à retrouver en annexe 2, 3 et 4) 13
Ressources supplémentaires et pistes d’exploitation 13
Activité d’exploration 4 : Panique au laboratoire 13
Présentation 13
Temps prévu 13
Lien avec le programme 13
Compétences 14
Réponse détaillée 14
Aide et éléments différenciants 15
Fiche élèves à distribuer (à retrouver en annexe 5) 15
Ressources supplémentaires et pistes d’exploitation 15
Cours 15
Exercices 18
QCM 18
Pour s’échauffer 20
Pour commencer 21
Différenciation 25
Pour s’entraîner 27
Pour aller plus loin 33
Problème et tâches complexes 35
Retour sur l’ouverture du chapitre 36
Travailler autrement : Classe inversée 37
A. La structure des molécules organiques 37
B. Identifier les molécules organiques 38
C. Synthèse 38
Annexes 40
Annexe 1 : Activité 2 - Molécules à distribuer 40
Annexe 2 : Activité 3 - Molécules à distribuer 41
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2

Livre du professeur - PC 1re - Chapitre 8 : Structure des entités organiques
Annexe 3 : Activité 3 - Fiche méthode à distribuer 42
Annexe 4 : Activité 3 - Étiquettes à distribuer en aide 43
Annexe 5 : Activité 4 - Étiquettes à compléter 44
Activités
Les trois premières activités ont été élaborées de manière à faire émerger toutes les notions
essentielles de ce chapitre en les mobilisant dans une démarche active. Le but est de faire
travailler les élèves avec le plus d’autonomie possible grâce à des jeux d’étiquettes, des
animations et des logiciels. La quatrième activité permet de faire la synthèse des différentes
notions et de tester la capacité des élèves à réinvestir ce qui a été abordé dans les activités
précédentes.
Activité d’exploration 1 : Quelles écritures pour représenter une
molécule ?
Présentation
Cette activité a pour but d’introduire le lien entre formule semi-développée et formule brute
d’une molécule à partir de modèles moléculaires.
C’est une activité documentaire qui permet :
- de revenir sur les conditions de stabilité d’un atome (déjà abordées en classe de
seconde) ;
- d’étudier les notions de formule brute et formule semi-développée ;
- d’élargir sur l’existence de molécules isomères avec la question de synthèse.
Temps estimé
Environ 50 minutes :
● présentation du contexte et appropriation du problème : 5 minutes ;
● lecture des documents et réalisation des questions : 25 minutes ;
● synthèse des questions : 10 minutes ;
● réponse à la question de synthèse : 5 minutes ;
● retour sur la question de synthèse et réponse au problème : 5 minutes.
Lien avec le programme
● Savoir écrire une molécule en formule brute et semi-développée.
Compétences
➔RAI/MOD : Respecter les conventions en chimie organique
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Livre du professeur - PC 1re - Chapitre 8 : Structure des entités organiques
Réponse détaillée
1. Un atome pour être stable doit compléter sa couche électronique externe pour avoir la
structure du gaz noble le plus proche. Un atome étant électriquement neutre, il a le même
nombre d’électrons que de protons (Z). Pour compléter sa couche électronique externe de
manière à être identique au gaz noble le plus proche, il va donc devoir se lier avec d’autres
atomes et former des molécules. Une liaison covalente correspond au partage de 2
électrons entre 2 atomes. Si un atome veut gagner deux électrons, il doit faire deux liaisons
covalentes avec un autre atome.
Atome étudié
Carbone : C
Oxygène : O
Hydrogène : H
Numéro atomique : Z
Z = 6
Z = 8
Z = 1
Configuration
électronique
1s2 2s2 2p2
1s2 2s2 2p4
1s1
Structure du gaz
noble le plus proche
Ne : 1s2 2s2 2p6
Ne : 1s2 2s2 2p6
He : 1s2
Nombre de liaisons
covalentes à faire
pour être stable
4
2
1
2. Voici les molécules du document 3 complétées et les formules brutes associées
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4

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Synthèse
On a deux formules semi-développées possibles pour la formule brute C2H6O :
Des molécules qui ont la même formule brute mais des formules semi-développées
différentes sont appelées isomères.
Aide et éléments différenciants
On peut faire travailler les élèves par groupe de 4 et attribuer à chaque élève du groupe une
ou deux molécules à étudier plus précisément. On peut ainsi graduer les difficultés
rencontrées en fonction de la capacité de l’élève.
Ressources supplémentaire et pistes d’exploitation
Pour approfondir la notion de molécules isomères, rendez-vous sur sur : LLS.fr/PC1P152.
Activité expérimentale 2 : Familles et molécules
Présentation
Cette activité numérique permet à l’aide d’animations, disponibles en ligne, et d’étiquettes,
disponibles à la fin du livre du professeur, de faire trouver aux élèves les familles chimiques
au programme de première (alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, alcane). Les
élèves seront amenés à trouver pour chaque famille chimique (hors alcane) : son groupe
caractéristique et sa ou ses bande(s) caractéristique(s) en spectroscopie infrarouge (IR).
Temps estimé
Environ 50 minutes :
● allumer les ordinateurs et distribuer les étiquettes : 5 minutes ;
● présentation du contexte et appropriation du problème : 5 minutes ;
● réponses aux questions à l’aide des étiquettes et des animations : 30 minutes ;
● bilan de l’activité (possibilité de le faire sous forme d’un tableau) : 10 minutes;
● possibilité de demander aux élèves de terminer le bilan sous forme de carte mentale
à la maison après avoir donné rapidement les caractéristiques de chaque famille
chimique.
Lien avec le programme
● Utiliser des modèles moléculaires ou des logiciels pour visualiser la géométrie de
molécules organiques.
● Identifier, à partir d’une formule semi-développée, les groupes caractéristiques
associées aux familles de composés : alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique.
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