c.2. physique - Physique

baccalauréat technologique
série sciences et techniques industrielles (STI)
spécialité génie des matériaux
Extrait du B.O. hors série du 30-12-1993 1/25
C. SCIENCES PHYSIQUES
ET
PHYSIQUE – CHIMIE APPLIQUEES
Programme pour les classes de première et terminale
Instructions et commentaires inclus
A. OBJECTIFS DU PROGRAMME DE SCIENCES PHYSIQUE ET
CHIMIQUE – CHIMIE APPLIQUEES
La finalité de l’enseignement de la physique et de la chimie, dispensé aux élèves de la
spécialité « Génie des matériaux » en série STI, est de leur donner une méthodologie qui
conduise au développement de leur esprit scientifique, condition indispensable pour leur
permettre de poursuivre des études et d’avoir une activité professionnelle équilibrée.
Les prérequis correspondent aux connaissances du premier cycle du second degré et
du tronc commun de la classe de seconde générale et technologique.
Les contenus sur lesquels s’appuie la formation en physique et chimie ont été choisis :
 pour assurer les bases d’une solide formation générale ;
 pour donner les concepts et les connaissances spécifiques nécessaires à une bonne
compréhension des enseignements technologiques et plus particulièrement des
propriétés des matériaux.
Certains alinéas du programme ou des commentaires et instructions sont précédés du mot
« rappel », leurs contenus ont été traités dans les classes précédentes mais leur importance est
telle qu’elle nécessite un rappel dans la formation de première et terminale.
L’ordre adopté pour la rédaction des programmes n’est pas impératif pour son enseignement.
La proposition de pondération horaire présentée ci-dessous n’est qu’indicative, elle ne se veut
être qu’une aide à l’établissement de la progression annuelle :
 CHIMIE 60 %
 PHYSIQUE 40 %
Les travaux pratiques seront effectués en étroite relation avec le cours. Ils seront une aide
importante à la compréhension des notions théoriques du programme. Il est conseillé de les
regrouper en séances de deux heures par quinzaine.

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A. PROGRAMME
C.1. CHIMIE
1. Rappel de la classe de seconde
Programme
1.1. Atomes, molécules, ions, radicaux :
 La liaison covalente - Règle de l’octet.
 Représentation de Lewis des molécules.
 Notion sur la classification des éléments.
 Nombre d’Avogadro, moles, masses molaires - volume molaire des gaz.
 Equation-bilan d’une réaction chimique.
 Etude quantitative d’une réaction chimique.
1.2. Chaîne carbonée des hydrocarbures, tétravalence du carbone:
 Liaison simple, double.
 Isomérie de constitution.
 Isomérie spatiale Z-E.
 Combustion complète et incomplète d’alcanes, pétroles, exemple de réaction de
polymérisation par addition (polyéthylène, polychlorure de vinyle, polystyrène).
1.3. Solutions. Caractérisation d’ions.
Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques
Pour les connaissances et savoir-faire se reporter au B.O.E.N., numéro hors série du 24
septembre 1992, Tome 1.
Instructions et commentaires
Pour les instructions et commentaires se reporter au B.O.E.N., numéro hors série du 24
septembre 1992, Tome 1.
2. Structure de la matière
Programme
 Liaisons intermoléculaires - Liaison hydrogène.

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 Edifices cristallins parfaits
o Edifices cristallins covalents - Définition, exemples,
o Edifices ioniques - Définition, exemples,
o Edifices métalliques - Systèmes CC, CFC. HC.
 Principaux défauts : définitions.
 Notion de macromolécule:
o Définition d’un motif monomère,
o Définition d’un polymère.
o Définition d’un copolymère.
o Définition de molécules linéaires, ramifiées, réticulées,
o Définition de la masse molaire moyenne en nombre.
o Notion qualitative de polydispersité.
o Notion de stéréochimie - Tacticité; représentation des différents cas.
 Etat amorphe - Etat cristallin - Cas des verres.
Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques
 Connaître l’existence de la liaison hydrogène.
 Citer des exemples de propriétés physiques en relation avec l’existence de la liaison
hydrogène (eau, alcools, polyamides).
 Reconnaître sur un schéma, un modèle, les systèmes C - CC - CFC - HC (exemples du
chlorure de sodium, des fers  et  , du diamant, du graphite).
 Définir un cristal parfait.
 Définir un défaut ponctuel ; linéaire ; plan.
 Donner les principales définitions relatives aux macromolécules :
o monomère, polymère, degré de polymérisation, motif répétitif (sur des
exemples de macromolécules linéaires, de silicates),
o types de macromolécules : linéaire, ramifiée, réticulée,
o masse molaire moyenne, définie comme n A (A étant la masse molaire du
motif répétitif),
o structure isotactique (à reconnaître sur une représentation zigzag),
o copolymères (notion : existence de plusieurs types de motifs).
 Température de transition vitreuse, température de ramollissement :
à reconnaître à partir de courbe de variation de grandeurs physiques en fonction de la
température.

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 Définir et savoir mesurer une masse volumique.
Instructions et commentaires
 La liaison hydrogène ne sera pas traitée en tant que telle. Elle sera présentée en
relation avec les propriétés physiques (
,
,…). Les exemples cités seront l’eau, les
alcools, les nylons, les silico-aluminates.
 Edifices cristallins: les exemples seront choisis dans les domaines des: matières
plastiques, (citer le cas du P.E.), des céramiques, des métaux et alliages surtout.
 On se limitera à la notion de maille conventionnelle ; la notion de motif est hors
programme.
 Pour les défauts on se limitera
o aux défauts ponctuels : lacunes et interstices,
o aux défauts linéaires : dislocation,
o aux défauts plans : joints de grains, macles.
 Pour les macromolécules l’étude sera faite à l’aide de schémas ou de modèles.
Ce paragraphe porte essentiellement sur les matières plastiques. Par extension des
acquis, on présentera les silicates dont la structure n’est pas abordée par ailleurs.
 Un aspect important de ce paragraphe est la liaison entre les propriétés et la structure
des différents matériaux (propriétés mécaniques, électriques, thermiques).
3. Les solutions aqueuses
Programme
 Réaction acido-basiques
PH. Définition
Couple acide/Base Définition selon Branstedt.
 Réaction d’oxydo-réduction :
o Définition de l’oxydation, de la réduction
o Couple oxydoréducteur
o Potentiel standard définition
o Piles - prévision des réactions à intensité nulle
o Phénomène de corrosion - notions qualitatives
o Oxydo-réduction par voie sèche
 Application des réactions d’oxydo-réduction :
o aux généralités sur la métallurgie,
o aux propriétés chimiques générales des métaux.

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Connaissances scientifiques et savoir-faire théoriques
 Connaître la définition du pH. Savoir utiliser la formule.
 Connaître la définition d’un couple acide/base (selon Branstedt)
 Savoir définir la constante d’équilibre acide/base, Ka, ainsi que le p Ko et utiliser cette
donnée pour comparer les différents acides et bases faibles.
 Ecrire l’équation de la réaction entre acides et bases dans le cas de monobases et de
monoacides forts et de l’acide sulfurique (considéré comme un diacide fort).
 Savoir utiliser la formule CAVA = CBVB (ou CAVA = 2CBVB dans le cas de l’acide
sulfurique) en relation avec les travaux pratiques.
 Connaître la définition de l’oxydation et de la réduction.
 Savoir écrire une demi-équation rédox dans des cas simples:
Mn+/M ; H3O+/H2 ; CR2072-/Cr3+ ; MnO4-,/Mn2+.
 Savoir classer les couples redox connaissant les potentiels standards.
 Savoir prévoir une réaction bilan en milieu acide, connaissant les potentiels standards
à pH = 0 (voir tables). Savoir écrire l’équation bilan correspondante.
 Savoir prévoir la polarité d’une pile connaissant les potentiels standards (exemple de
la pile Daniell).
 Savoir que la corrosion est un phénomène électrochimique.
 Connaître les principaux matériaux susceptibles de se corroder.
 Connaître les grandes méthodes de lutte contre la corrosion (revêtement imperméable,
protection anodique, choix de certains alliages).
 Savoir écrire des équations d’oxydo-réduction par voie sèche :
o l’oxydant étant le dioxygène dans les cas de Na, Al, Fe, S, NH3
o dans le cas de réactions importantes dans l’industrie (réduction des oxydes de
fer par CO, de l’alumine par voie électrochimique).
Instructions et commentaires
Réactions acide-base :
 Aucun calcul de pH ne sera demandé sauf dans le cas des mono acides et monobases
forts.
 Couples acide-base. Ce chapitre sera l’occasion de présenter des équilibres
chimiques de façon simple, qualitative, par des exemples :
o autoprolyte de l’eau, définition de Ke,
o couples acide-base faibles, définition de Ka, pKa.