Les réactions d'oxydoréduction en solution aqueuse

 Publié le November 28, 2020  |  9 minutes  |  1786 mots  |  

Réaction d’oxydoréduction

Introduction

On introduit, dans un verre à pied contenant une solution de sulfate de cuivre $\ce{Cu^{2+}(aq) + SO4^{2-}(aq) }$, de la poudre de zinc $\ce{Zn(s)}$. On agite pendant quelques minutes, jusqu’à ce que la solution devienne incolore. On réalise la filtration du milieu afin de récupérer le filtrat et le solide.

Observations

  • On constate que la poudre de zinc est recouverte d’un solide rouge à l’éclat métallique.
  • Après avoir ajouté quelques gouttes d’une solution diluée d’hydroxyde de sodium $(\ce{Na+(aq) + HO-(aq)})$ dans le filtrat on constate la formation d’un précipité blanc (soluble dans un excès de solution d’hydroxyde de sodium).

Interprétation

  • La décoloration de la solution indique que les ions cuivre II, $\ce{Cu^{2+}(aq)}$, ont disparu.
  • Le solide rouge à l’éclat métallique déposé sur le zinc en poudre laisse penser que du cuivre métallique, $\ce{Cu (s)}$, s’est formé au cours de la transformation.
  • Le précipité blanc formé lors de l’ajout de soude pourrait être de l’hydroxyde de zinc $\ce{ Zn(OH)2 (s) }$ : $$\ce{ Zn^{2+}(aq) + 2 HO- (aq) –> Zn(OH)2 (s) }$$

À partir de l’interprétation de la manipulation, on peut déterminer que le zinc métallique, $\ce{Zn (s)}$, et les ions cuivre II, $\ce{Cu^{2+}(aq)}$, ont réagi et qu’il s’est formé du cuivre métallique, $\ce{Cu (s)}$, en compagnie d’ions zinc II, $\ce{Zn^{2+} (aq)}$. L’équation de la réaction chimique est donc : $$ \ce{ Zn (s) + Cu^{2+}(aq) –> Zn^{2+} (aq) + Cu (s)} $$

[Lire]
Oxydant  Réducteur  Couple oxydant/réducteur  Réaction d'oxydo-réduction 

Formation d'une image à l'aide d'une lentille mince convergente

 Publié le November 18, 2020  |  6 minutes  |  1184 mots  |  

Lentille

Une lentille est constituée d’un matériau transparent limité par deux surfaces sphériques ou une surface sphérique et une surface plane. Elle possède un axe de symétrie appelé axe optique. À chacune de ses surfaces la lumière est réfractée.

Une lentille réfracte donc la lumière deux fois :

  • à l’interface air - matériau (lorsque la lumière entre dans la lentille) ;
  • à l’interface matériau - air (lorsque la lumière sort de la lentille). En fonction de la forme de la surface de la lentille, la lumière est réfractée différemment.

Objet et image

Une lentille donne d’un objet une image dont la position et la taille dépendent de la distance fixée entre l’objet et la lentille.

Précisons la définition d’un objet et d’une image.

[Lire]
Lentille mince convergente  Formation image  Geogebra  Rayons particuliers  Lentille  Lentille convergente  Distance focale  Foyer image  Foyer objet  Axe optique  Centre optique 

Couleur des objets

 Publié le November 8, 2020  |  6 minutes  |  1198 mots  |  

Spectre d’une lumière

Spectre de couleur d’une lumière

  • On appelle spectre de couleur d’une lumière le résultat de l’analyse de cette lumière par un spectroscope (ou spectromètre).
  • Un spectroscope, composé de prismes, dévie différemment les différentes radiations de la lumière en fonction de leur longueur d’onde car l’indice de réfraction d’un milieu transparent homogène est différent pour chacune de ces radiations.

Spectre de la lumière blanche

  • Le spectre de la lumière blanche est composé de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel ;
  • Le spectre est continu : toutes les radiations sont présentes entre le rouge et le violet ;
La lumière blanche est une lumière polychromatique, elle est composée d’une infinité de radiations (d’ondes électromagnétiques sinusoïdales) de longueurs d’ondes différentes.

Spectre de la lumière d’un laser hélium-néon

  • La lumière produite par un laser hélium-néon est constituée d’une seule radiation de longueur d’onde $\pu{632 nm}$. Cette lumière est rouge.
  • Le spectre est un spectre de raies : une ou plusieurs raies colorées se détachent sur un fond sombre.
La lumière du laser hélium-néon est une lumière monochromatique, elle est composée d’une seule radiation.

Spectre du magnésium

  • La lumière émise par du magnésium est constituée de nombreuses radiations dont les raies s’étalent sur tout l’intervalle du visible. Cette lumière est blanche.
  • Le spectre est un spectre de raies.
La lumière émise par du magnésium est une lumière polychromatique, elle est composée de plusieurs radiations de longueurs d’ondes différentes.

Distribution spectrale de la lumière

  • Connaître les radiations qui composent une lumière est insuffisant ; il est aussi nécessaire de déterminer l’intensité de chacune de ces radiations. On utilise dans ce but un spectrophotomètre.
  • Une distribution spectrale est un diagramme représentant l’intensité lumineuse en fonction de la fréquence ou de la longueur d’onde des radiations composant la lumière

Couleur perçue et couleur spectrale

Couleur perçue

  • Les deux distributions spectrales sont issues de l’analyse de des lumières émises par le Soleil et par une LED.
  • Ces deux lumières sont perçues comme pratiquement identiques, elles laissent la même impression aux personnes qu’elles éclairent.
La couleur perçue d’une lumière est l’impression visuelle qu’elle nous laisse. Ce n’est pas une propriété intrinsèque de la lumière.

Couleur spectrale

On appelle couleur spectrale, la couleur de la radiation monochromatique présente dans le spectre de la lumière blanche, qui laisse la même impression de couleur que la couleur perçue.
  • À toute couleur spectrale correspond une couleur perçue.
  • Toute couleur perçue ne correspond pas forcément à une couleur spectrale (le magenta, le marron par exemple).

Synthèse additive des couleurs

Pourquoi perçoit-on des couleurs autres que le rouge, le vert et le bleu ?

  • Lorsqu’un cône reçoit de la lumière il produit un signal électrochimique en rapport avec la quantité de lumière absorbée.
  • Comme chaque cône est sensible à un large intervalle de longueurs d’ondes qui se chevauchent, toute lumière, même monochromatique, peut exciter plusieurs cônes.
Une radiation, même monochromatique (couleur spectrale), peut exciter les trois cônes.

Exemple

Le spectre de gauche est celui d’une lumière polychromatique, formée d’une radiation «  rouge » et d’une radiation «  bleu ». Le spectre de droite est celui d’une lumière monochromatique, formée d’une radiation «  jaune ». Ces deux lumières génèrent la même sensation au niveau du cerveau.

[Lire]

Vision et couleurs

 Publié le November 8, 2020  |  2 minutes  |  421 mots  |  

Les images se forment sur la rétine

Quelques zones de la rétine :

  • Macula : région centrale, située proche de l’axe optique ;
  • Fovéa : région centrale de la macula ;
  • Papille : région d’émergence du nerf optique.

Distribution des photorécepteurs sur la rétine

  • La fovéa est formée par des photorécepteurs appelés cônes ($\approx \pu{5 millions}$) ;
  • Le reste de la macula et la périphérie de la rétine sont composées de photorécepteurs appelés bâtonnets ($\approx \pu{120 millions}$) ;
  • La papille ne comporte aucun photorécepteur : c’est le point aveugle (Blind Spot sur le graphique).

Courbes d’absorbance des photorécepteurs

> Courbe en pointillés : bâtonnets, courbes en traits plains : cônes.

Répartition des cônes dans la fovéa

Remarque

  • Comparer le nombre de R et de B.
En vision photopique, l’œil est peu sensible au bleu.

Répartition des bâtonnets sur la rétine

La densité de bâtonnets est maximale pour une direction correspondant à un angle de 17°.

Bâtonnets

- Tirent leur nom de la forme des cellules nerveuses spécifiques - Captent la lumière grâce à un pigment : la **rhodopsine** ; - Ne sont pas sensibles à la couleur ; - Sont très sensibles à faible luminosité ; - Ne permettent pas une vision très précise ; - Sont surtout sensibles au mouvement.

Cônes

  • Tirent leur nom de la forme des cellules nerveuses spécifiques ;
  • Sont sensibles à la couleur ;
  • Sont très sensibles lorsque la luminosité est forte ;
  • Permettent une vision très précise.

Utilisation des photorécepteurs

  • Aux faibles luminosité, la vision est essentiellement due aux bâtonnets : vision scotopique ;
  • Aux luminosités moyennes ou forte, la vision est essentiellement due aux cônes : vision photopique ;
  • Aux luminosités intermédiaires, les deux catégories de photorécepteurs interviennent : vision mésopique.

Réflexion : Justifier ces affirmations

  1. Les objets « perdent leur couleur » lorsque la luminosité diminue — « la nuit, tous les chats sont gris » ;
  2. Deux morceaux de papier coloré, bleu et rouge, éclairés avec une lumière très lumineuse, pour lesquels le rouge est plus brillant que le bleu, apparaissent avec un contraste inversé à l’obscurité ;
  3. Lorsqu’on observe les détails d’un objet, on le place en face de son visage ;
  4. À une faible luminosité, on perçoit moins les détails d’un objet ;
  5. Pour percevoir le mouvement d’un objet il ne faut pas le regarder directement ;
  6. Si on fixe son attention sur un objet rouge et que l’on regarde ensuite une surface blanche, celle-ci paraît légèrement cyan ;
  7. Dans les « blocs » de chirurgie, les vêtements du personnel sont bleu ou vert.
Cône  Bâtonnet  Rétine 

Exercices de synthèse

 Publié le November 5, 2020  |  5 minutes  |  930 mots  |  

Calculer des durées de propagation

Dans cette bande dessinée, Averell Dalton place son oreille sur un rail en acier afin d’entendre le train.

Célérité du son :

  • dans l’air : $\pu{340 m.s-1}$ ;
  • dans l’acier : $\pu{5000 m.s-1}$.

Le train, situé à une distance $d = \pu{1000 m}$ d’Averell, émet un bruit caractéristique en passant sur un aiguillage.

  1. Au bout de quelle durée $\Delta t_A$ ce bruit est-il perçu par Averell ?
  2. Au bout de quelle durée $\Delta t_J$ est-il perçu par Joe qui se tient debout à ses côtés ?
  3. Avec quelle avance Averell perçoit-il ce bruit par rapport à Joe ?
Réponse
  1. $\Delta t_A = \dfrac{d}{v_{\text{acier}}}$

A.N. $\Delta t_A = \dfrac{\pu{1000 m}}{\pu{5000 m.s-1}} = \pu{0,200 s}$.

[Lire]
Ondes  Onde progressive  Onde mécanique  Célérité 

Caractéristiques des ondes mécaniques progressives

 Publié le October 28, 2020  |  7 minutes  |  1399 mots  |  

Qu’est ce qu’une onde progressive ?

Étude de quelques simulations de propagation d’ondes mécaniques

Onde progressive de compression

Onde progressive se propageant le long d'une corde

PhET Colorado

Onde mécanique progressive

Une perturbation/déformation correspond à la modification d’une propriété mécanique (vitesse, position, …) des constituants d’un milieu matériel.
On appelle onde mécanique progressive le phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu matériel, de proche en proche, sans transport de matière mais avec transport d’énergie.

Onde progressive longitudinale

Une onde progressive est dite longitudinale lorsqu’elle se propage selon une direction parallèle à la direction de la déformation. Onde longitudinale le long d'un ressort

[Lire]
Ondes  Période  Fréquence  Longueur d'onde  Onde progressive  Onde mécanique  Onde sinusoïdale  Célérité 

Qu'est-ce qu'une onde mécanique progressive ?

 Publié le October 25, 2020  |  6 minutes  |  1252 mots  |  

À l’issue de cette séance vous devriez être capables d’expliquer ce qu’est une onde mécanique progressive et de citer quelques unes des caractéristiques des ondes mécaniques.

Qu’est-ce qu’une onde mécanique ?

Onde se propageant le long d’une corde

On dispose, sur le sol, une corde tenue à l’une de ses extrémités. Avec la main, on imprime rapidement à l’extrémité libre de cette corde un bref mouvement vers le haut puis vers le bas. On observe le phénomène.

[Lire]
Onde mécanique progressive  Déformation d'un milieu