Les ondes au service de la santé
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Nouveau programme de première ST2S Chimie et santé 2 pôles Physique et santé Les niveaux taxonomiques 1 l’élève en a entendu parler et sait où trouver l’information (non évalué) 2 l’élève sait en parler (savoir maîtrisé) 3 l’élève sait faire (maîtriser un savoir faire) 4 l’élève maîtrise la méthode (démarche ou raisonnement) Chimie • Les molécules organiques dans le domaine de la santé • Introduction aux acides et aux bases • Antiseptiques et désinfectants LES MOLÉCULES ORGANIQUES DANS LE DOMAINE DE LA SANTÉ •Le lait et ses constituants •Étude de quelques groupes caractéristiques en chimie organique •Quelques notions sur les glucides Le lait et ses constituants Niveau • Principaux constituants du lait : eau, glucides, lipides, protéines, vitamines, ions minéraux • Réalisation de tests de reconnaissance de quelques espèces présentes dans le lait 2 3 • Le lait et ses constituants Principaux constituants du lait • Le lait et ses constituants Réalisation de tests de reconnaissance de quelques espèces présentes dans le lait Tests sur le petit lait Ions calcium Ions potassium Tests sur le lait Ions magnésium Ions phosphate Ions chlorure Glucides Protéines Étude de quelques groupes caractéristiques en chimie organique Niveau • Rappels sur la structure électronique des atomes C, H, O, N ; règles du duet et de l’octet pour C, H, O et N • Introduction aux chaînes carbonées avec les alcanes • Groupes caractéristiques : alcools; dérivés carbonylés; acides carboxyliques; amines primaires 3 3 3 Étude de quelques groupes caractéristiques en chimie organique Rappels sur la structure électronique des atomes C, H, O, N ; règles du duet et de l’octet pour C, H, O et N Introduction aux chaînes carbonées avec les alcanes : structure succincte et nomenclature Exemple: utilisation du logiciel « alcawin » Étude de quelques groupes caractéristiques en chimie organique Groupes caractéristiques: alcools (primaire, secondaire, tertiaire) ; dérivés carbonylés (aldéhyde, cétone) ; acides carboxyliques ; amines primaires On utilise des modèles moléculaires et/ou des logiciels de visualisation. Exemple: ChemSketch http://www.acdlabs.com/download/chemsk.html Étude de quelques groupes caractéristiques en chimie organique Fonction acide carboxylique Fonction amine primaire Fonction alcool primaire Menthol Étude de quelques groupes caractéristiques en chimie organique Fonction alcool secondaire Fonction alcool primaire Vitamine C: acide ascorbique Quelques notions sur les glucides Niveau • Classement succinct des glucides 1 • Reconnaissance des groupes caractéristiques dans les modèles moléculaires de quelques glucides simples 2 • Transformations enzymatique et en milieu acide du lactose ; reconnaissance des fonctions alcool primaire, secondaire et aldéhyde dans la formule d'un sucre réducteur (glucose ou galactose) 4 • Solubilité dans l'eau des glucides • Liaisons polarisées et polarité de la molécule d’eau 4 1 • Différenciation expérimentale des aldéhydes et des cétones 2 • Aspect énergétique des transformations chimiques 2 Quelques notions sur les glucides Classement succinct des glucides OSES Hétérosides OSIDES Oligoholosides Holosides Polyholosides Quelques notions sur les glucides Reconnaissance des groupes caractéristiques dans les modèles moléculaires de quelques glucides simples Fonction aldéhyde O CH CH OH CH OH Exemple:le D-glucose HO HC Fonctions alcool secondaire CH2 Fonction alcool primaire HO HC OH Quelques notions sur les glucides Transformations enzymatique et en milieu acide du lactose. Solubilité dans l'eau des glucides : concentrations molaire et massique en espèce apportée, solution saturée. Quelques notions sur les glucides Préparation d’une solution par dissolution d’un solide et par dilution d’une solution mère Exemple: Utilisation des animations flash de l’académie d’Aix Marseille pour rappeler les acquis de seconde Quelques notions sur les glucides Liaisons polarisées et polarité de la molécule d’eau ; notion sur la liaison hydrogène. Quelques notions sur les glucides Différenciation expérimentale des aldéhydes et des cétones. Acétaldéhyde http://www.inrs.fr/ Quelques notions sur les glucides Aspect énergétique des transformations chimiques : - intérêt énergétique des sucres ; - réactions de dégradation de composés organiques. Modifications du programme: Ajouts: • alcanes à 6 atomes de carbone au lieu de 4 • amines primaires • concentrations molaire et massique en espèce apportée, solution saturée. • aspect énergétique des transformations chimiques. Suppressions: • les éléments dans le corps humain • oxydation des alcools • ion diamineargent(I) pour caractérisation des aldéhydes INTRODUCTION AUX ACIDES ET AUX BASES •Définitions •Présentation des acides et des bases Définitions Niveau Définition et notation d’une concentration [H3O+] = 10 –pH Mesure du pH à l'aide d'un pH-mètre Produit ionique de l’eau à 25°C Solutions acide, basique, neutre Notions d’acides et de bases, forts et faibles 3 2 2 2 2 4 Définitions Définition et notation d’une concentration (C en espèce apportée et [X] pour X en solution aqueuse) [H3O+] = 10 –pH Mesure du pH à l'aide d'un pH-mètre Produit ionique de l’eau à 25°C Définitions Solutions acide, neutre, basique 0<pH<7 pH=7 0 7<pH<14 7 14 Notions d’acides et de bases, forts et faibles Acide chlorhydrique C=1,0.10-2mol.L-1 Acide fort Acide lactique C=1,0.10-2mol.L-1 Acide fort Acide faible pH Présentation des acides et des bases Niveau • Théorie de Brönsted : acide, base et couple acido-basique • Exemples de couples • Réalisation de solutions acides et basiques de concentrations connues à partir d’une solution mère et mesures de pH • Influence qualitative de la dilution sur le pH 2 2 4 2 Présentation des acides et des bases Théorie de Brönsted : acide, base et couple acido-basique Acide + H2O = Base + H3O+ Exemples de couples Acide lactique: CH3-CHOH-COOH + H2O = CH3-CHOH-COO- + H3O+ Présentation des acides et des bases Réalisation de solutions acides et basiques de concentrations connues à partir d’une solution mère et mesures de pH • Présentation des acides et des bases Influence qualitative de la dilution sur le pH Solution d’acide lactique C=1,0.10-1mol.L-1 C=1,0.10-2mol.L-1 C=1,0.10-3mol.L-1 • Présentation des acides et des bases Influence qualitative de la dilution sur le pH Solution d’eau de javel 12°chl 1,2°chl 0,12°chl Modifications du programme: Ajouts: •Notation [X] pour concentration de X en solution aqueuse •[H3O+]=10-pH •Produit ionique de l’eau •Notions d’acides et de bases forts et faibles •Théorie de Brönsted. On écrit de préférence les demiéquations avec un signe égal. •Exemples de couples acides/bases. •Réalisation de solutions acides et basiques de concentrations connues à partir d’une solution mère et mesures de pH. •Influence qualitative de la dilution sur le pH. Suppression: •Biomatériaux: équation bilan d’une estérification et polymérisation de l’acide lactique ANTISEPTIQUES ET DESINFECTANTS •Quelques antiseptiques et désinfectants usuels ; leurs usages •Oxydoréduction en solution aqueuse •Action d’antiseptiques et désinfectants usuels •Notions succinctes de cinétique réactionnelle Quelques antiseptiques et désinfectants courants ; leurs usages Niveau •Principes actifs des antiseptiques et désinfectants usuels : ClO-, H2O2, I2, MnO4- 2 •Usages des antiseptiques et désinfectants courants et précautions pour leur conservation et leur utilisation ; toxicité L’eau oxygénée H2O2 La solution de Dakin MnO4- ClO- La solution de diiode Diiode : I2 Un désinfectant : l’eau de Javel Hypochlorite : ClO - Oxydoréduction en solution aqueuse Niveau Introduction expérimentale du modèle par transfert d’électrons Exemples de réactions entre un métal et un ion métallique Réactivité du zinc, du fer, et du cuivre avec une solution diluée d’acide chlorhydrique 2 Définition des termes : oxydant et réducteur, oxydation et réduction Première notion de couple redox Ecrire la demi-équation des couples Mn+/M et H+/H2 3 Introduction expérimentale : notion de transfert d’électrons Fe 2+ Cu 2+ Cu Fe Réaction entre un métal et un ion métallique Cu2+ + 2 e- = Fe = Cu Fe2+ + 2 e- _________________________________ Cu2+ + Fe Cu + Fe2+ Réactivité de métaux avec une solution diluée d’acide chlorhydrique Zn Acide chlorhydrique Mise en évidence des produits de la réaction : Dégagement gazeux : dihydrogène Solution surnageante : ions Zn2+ Action oxydante d’antiseptiques et de désinfectants usuels Niveau Equations d’oxydoréduction mettant en jeu les antiseptiques et désinfectants usuels, les demi-équations étant données 4 Application et sécurité : eau de Javel en présence de solutions acides eau oxygénée concentrée 2 Equations d’oxydoréduction mettant en jeu les antiseptiques et désinfectants usuels Exemples : Action de l’eau de Javel sur les ions iodure : Iodure I- Eau de Javel (ClO-) Diiode I2 Applications et sécurité • Danger du mélange Eau de Javel + acide : couples ClO- /Cl2 et Cl2/Cl- • Manipulation de l’eau oxygénée concentrée : Notions succinctes de cinétique réactionnelle Niveau Facteurs qui influencent l’avancement d’une réaction chimique (température, concentration initiale) Définition d’un catalyseur Différents types de catalyse : catalyse homogène, catalyse hétérogène, catalyse enzymatique 2 Les types de catalyse • Catalyse homogène Dégagement gazeux : dioxygène Eau oxygénée Ions Fe3+ • Catalyse hétérogène morceau de platine Dégagement de dioxygène autour du morceau de platine Eau oxygénée H2O2 • Catalyse enzymatique Bactéries produisant de la catalase Dégagement de dioxygène Modifications du programme Ajouts • Écriture des équations d’oxydoréduction mettant en jeu les antiseptiques et désinfectants usuels (transfert de la classe de Terminale) • Notions de cinétique réactionnelle Suppressions • L’acide sulfurique pour la réactivité avec les métaux • Notion de classement des couples
