TP de physique chimie et méthodes pratiques PDF

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Tp de physique chimie de base et méthode pour la résolution du problème associé...

Description

Physique1 TP1:Visualisation d’une image optique Caractéristiques lentille convergente

Caractéristiques lentille divergente

-bords minces -grossit le texte -objet éloigné à l’envers

-bords épais -rapetisse le texte -objet éloigné à l’endroit

Évaluation rapide de la distance focale d’une lentille convergente : observation de l’objet nette La loupe : c'est une lentille convergente, de faible distance focale, donnant d'un objet réel une image virtuelle droite, grande par rapport à l'objet. Puissance : P = b / AB ; Grossissement : G = b / a ; a et b sont les angles sous lesquels on voit l'objet à l'œil nu et à travers l'instrument.

Le microscope : c'est un appareil d'optique destiné à l'observation d'objets (très) petits. la première lentille convergente (objectif) de faible distance focale donne de l'objet réel une image réelle beaucoup plus grande ; cette image sert d'objet pour une deuxième lentille convergente (oculaire) qui sert de loupe et en donne une image virtuelle plus grande. La lunette astronomique :c'est un appareil destiné à l'observation d'objets éloignés. L'objectif donne de l'objet une image réelle, la plus grande possible. L'oculaire est une loupe examinant cette image réelle (lui servant d'objet réel). L'observateur voit l'image A"B" renversée sous un angle b supérieur à celui sous lequel il voit l'objet à l'œil nu. Protocole pour vérifier la relation de Descartes : On utilise une lentille convergente pour avoir image et objet réels, on mesure OA et OA’ et on trace 1/OA’=f(1/OA) de pente 1 et d’ordonnée à l’origine 1/f’, on peut dès lors déterminer f’. TP2: focométrie La focométrie consiste en la détermination expérimentale de la distance focale d'une lentille optique. Méthode de Bessel Principe On note D la distance entre l'objet et l'écran sur lequel se formera une image, et f′ la focale de la lentille étudiée. Si D≥4f′, alors il existe deux positions de lentille permettant d'obtenir une image à l'écran. Soit d la distance entre ces deux positions, on a alors : f′=D2−d2/4D Autocollimation : On place contre la face de sortie de la lentille un miroir plan, on déplace l’ensemble jusqu’au moment où l’image A’B’ de AB apparaît nette

TP3 : Étude expérimentale de l’œil Le projecteur L'objet réel et petit (diapo), est situé devant un objectif (lentille CV) de faible distance focale, qui en donne une image réelle renversée sur l'écran, très grande par rapport à l'objet.

TP4:observation d’un objet de petite taille image virtuelle à l’infini Le cercle oculaire est l’image du bord circulaire de l’objectif formée par l’oculaire

TP5:Signal électrique mesure indirecte d’une intensité à l’oscilloscope TP6 : électrocinétique tracé de la caractéristique d’une diode à jonction mesures de i et de uAB Tracé des caractéristiques i = f(uAB) Tracé automatique de ces deux caractéristiques Observation à l’oscilloscope Visualisation de la tension aux bornes du Gbf en fonction du temps et de la tension aux bornes de R en fonction du temps (u=Ri) Pourquoi utiliser un gbf ? → il délivre une tension sinusoïdale de quelques volts d’amplitude et de fréquence réglable Comment visualiser une intensité à l’oscilloscope? → on envoie u=Ri, la tension aux bornes de la résistance sur une borne de l’oscilloscope /!\ une seule borne de masse TP6 : mesures de résistances → mesures directes et indirectes de résistances y compris des résistances d’appareils

directe → ohmmètre en série résistance, couleurs, incertitudes, valeurs normalisées Méthode de la demi-tension On fait varier la valeur de R en mesurant la tension jusqu’à obtenir E/2:la résistance de la boîte est alors la résistance interne de l’appareil

TP7:Modélisation d’un réseau dipolaire on veut tracer la caractéristique du dipôle donc on trace u=f(i) : pour faire varier i on place une résistance réglable en série et on mesure i grâce à un ampèremètre en série et u grâce à un voltmètre en dérivation + caractéristique d’une alimentation stabilisée

TP8 : étude d’un régime transitoire à l’aide d’un circuit RC -estimer le temps caractéristique d’un régime transitoire -montage pour visualiser à l’oscilloscope la décharge d’un condensateur u(Thêta)=u(0)/2 Thêta=Tau*ln(2) Tau=RC

Charge et décharge d’un condensateur Intensité du courant lors de la charge et la décharge

visualisation à l’oscilloscope la charge/décharge d’un condensateur Pendant la charge on cherche Tau tq u=0,63E Pendant la décharge on cherche Tau tq u=0,37E On cherche aussi le temps de montée tr=ln(9)*Tau TP9:calorimétrie, méthode des mélanges -mesure chaleur latente massique de changement d’état on a besoin des masses d’eau et de glaçon et de la température initiale et finale de l’eau

Chimie1 TP1:titrage acido-basique -titrage d’un monoacide fort : acide chlorhydrique -titrage d’un monoacide faible : acide éthanoïque=acétique -titrage d’une solution d’acide phosphorique : triacide -titrage à l’aide d’un indicateur coloré de l’acide citrique TP2 : dosage d’une solution basique de vanilline par de l’acide chlorhydrique TP3 : distillation fractionnée d’un mélange d’alcool La distillation fractionnée permet de séparer les différents constituants d’un mélange de liquides miscibles, possédant des températures d’ébullition différentes. On utilise une colonne à distiller. -réfractométrie : La réfractométrie permet d’estimer l'indice de réfraction d'un matériau.On utilise un réfractomètre.

TP4 : extraction de l’acide benzoïque et recristallisation -élimination d’une espèce donnée : extraction liquide liquide et lavage L’extraction liquide-liquide consiste à faire passer une substance qui nous intéresse d’un solvant, dont elle est souvent difficile à séparer, à un autre dont elle sera facilement isolable. -filtration sous vide pour séparer un solide d'un liquide. -recristallisation pour purifier un composé solide : méthode de purification qui repose sur la différence de solubilité entre le composé à purifier et ses impuretés dans un solvant donné.

-détermination du point de fusion : banc Köfler -montage de reflux Le chauffage à reflux (aussi connu sous le nom de montage à reflux) est un montage expérimental dont le but est de chauffer jusqu'à l'ébullition sans perte de matière

TP5 : titrage d’oxydoréduction -titrage des ions fer par cérimétrie -titrage des ions hypochlorite d’une eau de javel TP6 : cinétique chimique : hydrolyse du chlorure de tertiobutyle Objectifs : vérifier l’ordre partiel de la réaction par rapport au dérivé chloré, déterminer la valeur de la constante cinétique k à différentes températures et avec différents solvants, estimer l’ordre de grandeur de l’énergie d’activation -la conductimétrie est adaptée au suivi de réaction car le processus fait intervenir des ions en solution -l’eau est solvant et réactif donc en large excès : dégénérescence de l’ordre et mise en évidence d’un ordre par rapport à l’eau TP7 : synthèse magnésienne : préparation du triphénylméthanol -synthèse du bromure de phénylmagnésium : montage à reflux sans chauffage : préparation de l’organomagnésien -synthèse du triphénylméthanol : réaction de l’organomagnésien avec un ester -extraction du triphénylméthanol : hydrolyse du produit obtenu + phase éthérée séparée de la phase aqueuse par décantation dans une ampoule à décanter -identification

TP8 : suivi cinétique de réactions par spectrophotométrie TP9 : réduction de la vanilline en alcool vanillique -obtention de brut réactionnel -purification du brut réactionnel -caractérisation INCERTITUDES TP PC 2 TP1 : dosage acido-basique : logiciel Dozzaqueux -dosage de Hcl par NaOH pH=f(V) et Zigma=f(V) -dosage d’un acide faible par une base forte : influence de la concentration de l’acide dosage de l’acide éthanoïque -titrage de H3PO4 par NaOH, un polyacide -titrage de l’acide citrique par la soude -dosage d’une polybase : dosage de Na2CO3 par Hcl -dosage d’un mélange d’acides : mélange d’acide éthanoïque et de Hcl dosés par la soude TP2 : détermination d’une enthalpie de réaction /\rH : titrage calorimètrique -Q=/\rH*/\ksi -on détermine Tf -on en déduit la capacité du calorimètre -on calcul l’enthalpie de réaction

TP3 : détermination de la dureté de l’eau à l’aide d’un titrage par complexation TP4 : synthèse d’un ester La méthode de synthèse la plus simple et la plus courante est appelée estérification. Il s'agit de la condensation d'un acide carboxylique ou de l'un de ses dérivés (chlorure d'acyle, anhydride d'acide) avec un alcool, donnant l'ester et un autre composé (eau, acide chlorhydrique ou acide carboxylique). -déplacement d’équilibre -mesure de l’indice de réfraction -CCM -extraction liquide-liquide TP5 : étude de la cinétique de la saponification de l’éthanoate d’éthyle -titrage de HO-conductimétrie (diminution car consommation des ions HO-) -suivi pH-métrique -dégénérescence de l’ordre car ester en excès

TP6:séquence synthétique en CO TP7 : détermination de la constante de formation d’un complexe -réalisation d’une solution tampon pour préparer une solution tampon, il faut utiliser un couple acido/basique dont le pKa est le plus proche possible du pH du tampon. Par exemple, pour un tampon de pH=7, on peut utiliser un mélange de NaH2PO4 et Na2HPO4 dont le pka est de 7,2. Il faut se rappeler que le pouvoir tampon dépend de la concentration du tampon. De même, son efficacité diminue très rapidement lorsque le pH de la solution s'écarte du pka du couple tampon. -mesure de l’évolution de la fem de la pile TP8 : détermination de la teneur en fer d’un vin blanc par spectrophotométrie -faire le blanc -détermination exacte de la constante d’équilibre -déplacement d’équilibre ? -détermination du coefficient d’absorption molaire du complexe TP9 : titrage potentiométrique titrage durant lequelle on mesure le potentiel électrique d'une solution entre deux électrodes (électrode indicatrice et électrode de référence) en fonction du volume de titrant ajouté dans le but de déterminer la concentration d'une espèce chimique dans cette solution Le titrage potentiométrique présente les avantages suivants en comparaison avec le titrage visuel utilisant des indicateurs coloré: • il est plus précis même sur des solutions très diluées ; • il est plus facile à automatiser ; • la détection du point de fin de titrage est plus facile surtout si la solution est colorée, fluorescente ou trouble ou s'il existe des espèces non attendues. L'électrode indicatrice est le plus souvent de verre et l'électrode de référence au calomel TP10 : oscillations libres amorties -montage TP11 : détermination de la concentration en dioxygène dissous par la méthode de Winkler -pour doser O2 le manganèse doit être sous la forme Mn ou Mn(OH)2 : domaines disjoints sur le diagramme E-pH TP12 : titrage d’une solution de H2SO4 et Al2(SO4)3...