-I'évolution des technologies nécessite et

TECHNOLOGIE ET GÉNIE CHIMIQUES CLASSE DE PREMIÈRE

(3 heures hebdomadaires) Arreté du 10 juillet 1992

(BO hors série du 24 septembre 1992)

L'enseignement de la technologie et du génie chimiques constitue un élément essentiel de la formation en spécialité CLPI que ce soit en vue de la poursuite d'études ou pour exercer immédiatement une profession du sec- teur d e l a chimie.

Cet enseignement doit etre dispensé en tenant notamment compte des facteurs suivants:

- le lien avec les autres enseignements est essentiel pour assurer une formation de qualité. On veillera tout particulièrement à la liaison avec les travaux pratiques de chimie;

- I'évolution des technologies nécessite et necessitera une adaptabilité aux méthodes et aux installations nouvelles. Il convient donc d'assurer une formation qui permette de répondre à cette exigence;

- la possibilité, via I'outil informatique, d'accéder à l'information se développe. Il faudra donc, en fonction des moyens mis à disposition, intégrer ces pratiques.

En classe de première, le programme, s'appuyant sur I'expérience acquise au laboratoire, devra déboucher sur une initiation aux méthodes industrielles correspondantes en vue d'une préparation au travail en atelier de génie chimique dès la rentrée en teminaIe.

PROGRAMME I MIGENCES ÉLÈVE I INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES I

I

^{I I}

^I

I. PlW%ENlATlON GÉNÉRALE DES LASORATOIRES

1.1 Aménagsmentdcsiabo- Connailre les consignes de séwrité. onm&ttrapcgrf%sivemelltelévidence

ratoires: * Sec0mpcfterenre3pectantlesrègles les pincipes qui conduisent conduisent àà I'organisa- I'organisa-

- lepc6tedekavail,!esran- de sécurité. de sécurité. tion tion d'un d'un laboratoire. laboratoire.

geme&,

geme&, fes fes évacuatfons, évacuatfons, les

les instaffatff instaffatff de de &curtté &curtté indiiueHes

indiiueHes et et colfectfws; colfectfws;

-fluidesdf:gazutilfkiés -fluidesdf:gazutilfkiés pour

pour fefe chauffaga; chauffaga; azote azote dioxydedecarbone;vapeur dioxydedecarbone;vapeur d'eau

d'eau ;; air air comprtmé. comprtmé.

PROGRAMME MIGENCES ÉLÈVE INSTRUCTIONS

ET COMMENTAIRES

I.2

I.2 Stockage Stockage des des prcduits prcduits chimfques:

chimfques: incompatibflffés, incompatibflffés, règfernents

règfernents administratff. administratff.

1.3Fwpectdesre@sde 1.3Fwpectdesre@sde securfté.

securfté.

Il. SERVICES GÉNÉRAUX 11.1

11.1 L'eau L'eau ::

-- epuration epuration des des eaux eaux natu- natu- re&

re& (eau (eau de de ville, ville, eau eau per per mutée,

mutée, eau eau deminerafisée, deminerafisée, eau

eau distillée, distillée, eau eau osnwée); osnwée);

-- propri@ propri@ d'une d'une eau: eau: ti- ti- tres

tres et et duretés: duretés: signification signification chimique;

chimique;

-- kaitement kaitement des des eaux eaux us&s us&s avant

avant rejet: rejet: d+imtabi, no- no- tions

tions sur sur I'épuraticn. I'épuraticn.

Il.2

Il.2 Transport Transport des des liquides liquides par

par pompes pompes :: éhlde éhlde qualika- qualika- tive

tive des des pompes pompes vok~rn&ri- vok~rn&ri- ques

ques (une (une aftemative, aftemative, une une rotative)

rotative) et et de de la la pompe pompe ceri-- ceri-- trifuge.

trifuge.

Il.3

Il.3 Transport Transport et et compres- compres- sion

sion d e s d e s gaz: gaz: productfon productfon des

des basses basses pressicns, pressicns, pro- pro- duction

duction des des hautes hautes pres- pres- sions;

sions; notions notions de de s&urite s&urite refatives

refatives àà L.rtffiiion L.rtffiiion et et au au stockage

stockage des des gaz gaz com- com- pdmes.

pdmes.

11.4Levfde:

11.4Levfde:

-- production production (trompe (trompe aa eau, eau, éiectew

éiectew de de wew wew pompes pompes mecanffues

mecanffues pour pour Mde Mde pd- pd- mafre);

mafre);

-- problèmes problèmes de de sécurité sécurité concernant

concernant l'utilisation l'utilisation d u d u Me.

Me.

Il.5

Il.5 Distributicn Distributicn des des flukfes: flukfes:

tyaux,

tyaux, raccords, raccords, )cints, )cints, ro- ro- bklets,

bklets, vannes vannes 33 voies, voies, dé- dé- tendeurs,

tendeurs, soupapes, soupapes, pur- pur- geurs,

geurs, cfapets cfapets antf-retour. antf-retour.

Connaitre les étapes prfncfpafes prfncfpafes d'une d'une épuratfon.

épuratfon.

AA Taide Taide de de la la documentatkm, documentatkm, savoir savoir si si une

une eau eau est est utifisabfe. utifisabfe.

Savofr Savofr réaliser réaliser un un dessin dessin fonct~nef. fonct~nef.

Savoir Savoir réaliser réaliser un un dessfn dessfn fonctiormel. fonctiormel.

Savoir Savoir réafii réafii les les des& des& fcnction- fcnction- nefsde:

nefsde:

-- trompe trompe àà eau eau et et éjecteur éjecteur de de vapsur; vapsur;

-- untypedepompe. untypedepompe.

tZonnaitreleroleetfaposftffrelatfve tZonnaitreleroleetfaposftffrelatfve de

de chaque chaque rMnent. rMnent.

Savofr Savofr réelii réelii un un schema schema fonctionnef. fonctionnef.

Toute

Toute tette tette étude étude pourra pourra s'appyer s'appyer sur sur I'obwwtfon

I'obwwtfon d'une d'une instaflation instaflation qui qui per- per- mettra

mettra d'apprehender d'apprehender fefe rofe rofe de de chaque chaque éf&nent.

éf&nent.

L'&ude

L'&ude du du trakement trakement des des eaux eaux sera sera easentfMement

easentfMement cent& cent& sur sur le le contr%a contr%a de

de la la quafae quafae et et le le traaement traaement avant avant rejet. rejet.

On

On fera fera fefe lien lien avec avec les les TP TP de de chimie chimie génémfe.

génémfe.

O n

O n s e s e limftera limftera àà Tklentffcatfon Tklentffcatfon et et fa fa fonctfon

fonctfon d'un d'un exempfaka exempfaka de de chacun chacun des des appareks

appareks f%Jdff. f%Jdff.

PROGRAMME EXIGENCES ÉLÈVE I

INSTRUCTIONS

ET COMMENTAIRES r- ^{PROGRAMME I} EXIGENCES ÉLiVE

I

INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES I Ill.

Ill. M A T É R I A U X M A T É R I A U X Notions

Notions élémentaires élémentaires sur sur les les principaux

principaux matériaux matériaux utilisés utilisés dans

dans la la construction construction des des ap- ap- pareils

pareils de de laboratoire: laboratoire: justiii- justiii- cation

cation du du choix. choix.

AA partir partir d'une d'une documentation, documentation, justifier justifier le

le choix choix d'un d'un materiau; materiau; en en connaitre connaitre les les restrictions

restrictions d'usage. d'usage.

IV. OPÉRATIONS UNITAIRES

IlIl est est essentiel essentiel que que les les élèves élèves compren- compren- nent

nent trtk trtk vite vite la la raison raison du du choix choix d'un d'un matériau

matériau donne donne en en fonction fonction de de l'appareil l'appareil de

de laboratoire laboratoire où où ilil est est utilisé utilisé etet des des opérations

opérations physico-chimiques physico-chimiques qui qui s'y s'y deroulent.

deroulent.

Ces

Ces questions questions seront seront reprkes reprkes progressi- progressi- vement

vement quand quand on on utilisera utilisera un un dispositii dispositii nouveau.

nouveau.

La

La consthution consthution d'un d'un fichier fichier de de données données sur

sur les les propriéhk propriéhk des des matériaux matériaux rencon- rencon- trés

trés est est souhaitable. souhaitable. IlIl pouna pouna etre etre militi militi àà propos propos de de I'etude I'etude des des problèmes problèmes de de sécurité. Il concemera en particulii les sécurité. Il concemera en particulii les matkiaux

matkiaux suivants: suivants: aciers aciers inoxydables, inoxydables, cuivre,

cuivre, Verre, Verre, carbone, carbone, polymères. polymères.

Fractionnement Fractionnement d'une d'une fabri- fabri- cation

cation en en opérations opérations uni- uni- taires.

taires.

lV.1 Réaction:

lV.1 Réaction:

-- initiation initiation àà I'étude I'étude du du réac- réac- teur

teur industrie); industrie);

-- assemblage assemblage e t e t étan- étan- Cheiié

Cheiié ;;

-- agitation: agitation: aghateurs aghateurs me- me- caniques

caniques (systèmes (systèmes d'étan- d'étan- chéié),

chéié), agitateurs agitateurs àà turbine, turbine, agitateurs

agitateurs magnétiques. magnétiques.

IV.2 Transferts de chaleur:

IV.2 Transferts de chaleur:

-- chauffage; chauffage;

-- refroidissement. refroidissement.

IV.3 IV.3 Séparations: Séparations:

Fiftration: Fiftration: par par gravi@ gravi@ et et sous

sous pression pression rcduite, rcduite, àà tem- tem- perature ambiante et à perature ambiante et à chaud.

chaud.

Décantatiin Décantatiin d e d e deux deux li-li- quides non miscibles:

quides non miscibles:

-- en en discontinu; discontinu;

-- décanteur décanteur continu continu type type florentin.

florentin.

Savoir Savoir définir définir qualiiativement qualiiativement conduc- conduc- tion,

tion, convection, convection, rayonnement rayonnement sur sur un un exemple

exemple concret. concret.

La

La formule formule QQ == KS KS A0 A0 AtAt étant étant donnée, donnée, savoir

savoir I'appliquer I'appliquer dans dans le le cas cas d e d e l'échange

l'échange thenique thenique entre entre deux deux corps corps àà temperatures

temperatures constantes. constantes.

Connaitre Connaitre prfncipe prfncipe et et schema schema du du ffo- ffo- rentin.

rentin.

Savoir Savoir calculer calculer la la hauteur hauteur du du florentin florentin en fonction de la position de l'interphase.

en fonction de la position de l'interphase.

Cette

Cette étude étude reste reste en en classe classe de de première première limitée.

limitée. Elle Elle sera sera développke développke en en Tenni- Tenni- naie

naie sur sur le le réacteur réacteur de de type type Grignard Grignard etet ses

ses équipements. équipements.

IlIl s'a@ s'a@ de de bien bien faire faire comprendre comprendre le le role role des

des diierents diierents paramètres: paramètres: duree, duree, dii dii rence

rence des des températures, températures, surface surface d'échange,

d'échange, coefficient coefficient de de transfert. transfert. On On pourra montrer qualiitivement de quo) pourra montrer qualiitivement de quo) dépend

dépend K. K.

Onferafaliaisonaveclecxxrrsde Onferafaliaisonaveclecxxrrsde Physique.

Physique.

AA rette rette occasion, occasion, on on pourra pourra faire faire un un bifan bifan matière

matière en en utilkant utilkant les les thres thres massiques. massiques.

I I I I

Connaitre Connaitre la la définition définition d'un d'un thre thre mas- mas- On prendra On prendra I'exemple I'exemple du du traitement traitement des des

Sédimentation. Sédimentation. sique. sique. eaux usées. eaux usées.

Centrifugation: Centrifugation: étude étude dune

dune essoreuse essoreuse etet d'une d'une

décanteuse.

décanteuse.

lV.4

lV.4 Evaporation, Evaporation, afstallisa- afstallisa- tion:

tion:

-- Evaporation. Evaporation.

-- Cristallisation. Cristallisation.

Savoir Savoir utiliser utiliser fes fes titres titres massiques. massiques.

Savoir

Savoir utilker utilker fes fes courbes courbes de de solubi- solubi- lite.

lite.

IV.5 IV.5 Distillation: Distillation:

Ebullition Ebullition d'un d'un corps corps pur: pur:

tension de vapeur saturante.

tension de vapeur saturante.

Ebullition Ebullition d'un d'un mélange mélange binaire

binaire totalement totalement miscii. miscii.

Diagramme isobare pour un Diagramme isobare pour un mélange

mélange zkotropique. zkotropique.

Distillation Distillation simple simple (une (une évaporation-condensation).

évaporation-condensation).

ee Colonne Colonne fonctionnant fonctionnant àà reflux

reflux total total

Entrainement Entrainement àà lala vapeur. vapeur.

ConnaTtre ConnaTtre la la notion notion de de vapeur vapeur satu- satu- rante.

rante.

Savoir Savoir qu'à qu'à pression pression donnée, donnée, lala tem- tem- perature

perature d'ébulliin d'ébulliin est est constante. constante.

Connaitre Connaitre la la definitii definitii de de lala fraction fraction molaire.

molaire.

Savoir Savoir lie lie et et utili utili un un diagramme diagramme isobare: pour une composition donnée isobare: pour une composition donnée d'une

d'une phase, phase, trouver trouver la la temperature temperature d'équilibre

d'équilibre etet la la composition composition de de I'autre I'autre phase.

phase.

Savoir Savoir comment comment évoluent évoluent temperature temperature etet compositions compositions des des deux deux phases phases le le long long d'une

d'une colonne colonne àà reflux reflux total. total.

V. MESURES Mesure

Mesure des des volumes, volumes, des des masses, des débits, des masses, des débits, des pressions,

pressions, des des tempéra- tempéra- tures.

tures.

VI. SÉCURITÉ Utilisations

Utilisations de de donrks donrks bi- bi- blicgraphiques

blicgraphiques sur: sur:

VI.1

VI.1 Intoxications Intoxications acciden- acciden- tek

tek etet brirlures brirlures par par les les pro- pro- duits

duits chimiques: chimiques:

Connahre Connahre les les unites unites des des grandeurs grandeurs mesurées.

mesurées.

** Savoir Savoir effectuer effectuer une une letture. letture.

Savoir Savoir s'infwmer s'infwmer avant avant d'exécuter. d'exécuter.

Connaitre Connaitre les les codes codes nomralisés nomralisés carac- carac- térisant

térisant les les dangers dangers des des produhs. produhs.

On

On exercera exercera les les é!&es é!&es àà des des calculs calculs simples

simples de de concentmtions. concentmtions.

On

On fera fera le le li li avec avec tete tours tours de de chimie chimie générak

générak (définitifn (définitifn de de la la solubilité). solubilité). On On montrera

montrera comment comment la la sofubiliié sofubiliié varie varie avec

avec la la tempkrature. tempkrature.

Toute

Toute tette tette étude étude sera sera essentiellement essentiellement expérimentale.

expérimentale. Elle Elle ne ne fera fera l'objet l'objet d'au- d'au- curi

curi calcul. calcul.

Les

Les azéotropes azéotropes sont sont hcrs hcrs programme. programme.

Les

Les diagrammes diagrammes utilisés utilisés seront seront en en frac- frac- tions

tions molaires. molaires.

La

La mesure mesure est est une une activité activité que que le le chi- chi- miste

miste pratique pratique constamment. constamment. Après Après une une présentatiin generale des techniques présentatiin generale des techniques mises

mises en en jeu, jeu, on on aura, aura, durant durant toute toute f'année,

f'année, l'occasion l'occasion de de perfectionner perfectionner tete savoir-faire des élèves.

savoir-faire des élèves.

On

On intrcduiraen intrcduiraen particuli particuli les les notions notions de de pression

pression absolw absolw etet pression pression relative. relative.

Le

Le souci souci de de la la skurité skurité deh deh etre etre perma- perma- nent.

nent. IlIl conviendra conviendra donc donc de de faire faire acquérir acquérir des

des réflexes réflexes etet savoir-faire savoir-faire essentiels essentiels en en ce

ce domaine domaine etet d'y d'y revenir revenir régulièrement. régulièrement.

IlIl est est indispensable indispensable que que face face àà une une situation

situation nouvelle nouvelle (produfts, (produfts, type type de de rktion,

rktion, de de matkel), matkel), !e!e chimiste chimiste sache sache s'infomrer

s'infomrer avant avant d'exkrter. d'exkrter.

PROGRAMME

PROGRAMME EXIGENCES ÉLÈVE EXIGENCES ÉLÈVE INSTRUCTIONS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES ET COMMENTAIRES

-- ~~~

^{I I I}

-- produits produits ccrrosifs ccrrosifs gazeux, gazeux, liquides,

liquides, solides: solides: préven- préven- tion,

tion, pcotection; pcotection;

-- produits produits toxiques: toxiques:

vention,

vention, protection. protection. pré- pré- Les Les donr&s donr&s bibliographiques bibliographiques foumies foumies aux

aux élèves élèves sercnt sercnt d'abord d'abord brièvement brièvement comrnentees

comrnentees ouis ouis réouliiement réouliiement utilkées utilkées VT.2

VT.2 kcendii kcendii ::

-- produits produits inflammables: inflammables:

classement;

classement;

-- cause cause d%wndii, d%wndii, préven- préven- tion

tion des des feux, feux, moyens moyens de de lune

lune appropri&. appropri&.

VI.3 Explosions: risques VI.3 Explosions: risques d'expfosions

d'expfosions (réactions (réactions etet produits, surpression et produits, surpression et pression

pression reduite, reduite, gaz gaz com- com- primés);

primés); prévention. prévention.

VI.4

VI.4 Electricité Electricité et et matérid matérid ékctrique

ékctrique :: rkques rkques d'acci- d'acci- dents,

dents, pr&ntion. pr&ntion.

Ekctricité

Ekctricité statique, statique, mise mise àà kk terre.

terre.

a u

a u tours tours de de I'anrì& I'anrì& nokmment nokmment e n e n travaux

travaux pratiques pratiques de de kbwatoire. kbwatoire.

Vl.5

Vl.5 Dangers Dangers presentes presentes par par les

les machines. machines.

VI.6

VI.6 Maladies Maladies profession- profession- nelles:

nelles: définition, définition, notions notions sur

sur la la kgkktion, kgkktion, pr&ntion pr&ntion

@tude

@tude portere portere principak- principak- ment

ment sur sur les les makdks makdks pro- pro- fessionnelles

fessionnelles d'odgine d'odgine chi- chi- mique

mique ou ou physique). physique).

VII. SCHÉMA

Les sclrér~~ soni le plus plus souvent souvent exécutés exécutés au au crayon crayon sur sur papkr papkr quadrillé. quadrillé. Les Les ecritures ecritures peuvent peuvent etre etre faites faites aa i'encre. i'encre.

VII.

VII. Genéraliiés: Genéraliiés: role role d u d u schema.

schema.

Vll.2

Vll.2 Schémas Schémas d'appareik d'appareik exécutes

exécutes àà l'occasion l'occasion d e d e l'enseignement

l'enseignement de de la la techno- techno- lcgie.

lcgie.

Vll.3

Vll.3 Introduction Introduction de de sym- sym- boks

boks graphiquez graphiquez norma&& norma&&

du

du genie genie chimique chimique àà l'occa- l'occa- sion

sion de de l%rkeignement l%rkeignement de de kk technologie;

technologie; dessins dessins d'après nature de parties d'après nature de parties d'installations industrielles d'installations industrielles simpks

simpks Initiation

Initiation aa I'exécution I'exécution de de schemas

schemas da da fabrication. fabrication.

Sawolr représenter représenter kk constitution constitution etet le le fcnctionnement

fcnctionnement d e s d e s apparetk apparetk simptes simptes rencontrés

rencontrés dans dans le le tours tours de de technologie. technologie.

Les

Les nomres nomres étant étant foumies, foumies, savoir savoir reiii reiii les appareik suivants:

les appareik suivants:

-- monte-jus monte-jus etet stphon, stphon,

-- pcfnpes pcfnpes volumetrique volumetrique etet centdfuge, centdfuge, -- réacteur réacteur type type Srignard, Srignard, -- chauffaga, chauffaga, refroidksement, refroidksement, -- condenseur, condenseur,

-échangew.

-échangew.

Hs'agitàl%ded'und&ndecompren- Hs'agitàl%ded'und&ndecompren-

dre le fonctionnenent d'ensemble w de

partie

partie d'un d'un appareil. appareil.

On

On s'appuiera s'appuiera sur sur les les exp&nces exp&nces du du laboratohe

laboratohe de de chimis chimis et/ou et/ou sur sur des des vi- vi- shes

shes dBvstallaticns dBvstallaticns p o u r p o u r pasaer pasaer aa kk schematkatii

schematkatii da da fabdcatiis fabdcatiis simples, simples, en

en utilkant utilkant les les normes normes en en vigueur. vigueur.

SPÉCIALITÉ « CHIMIE DE LABORATOIRE ET DE PROCÉDÉS INDUSTRIELS »

Il. CLASSE DE TERMINALE

Arrhté d u 9 mars 1 9 9 3

( B O hors série du 3 0 décembre 1993- T o m e Ill - Brochure 3 bis)

Les programmes de Physique, Chimie et Technologie en classe de Terminale veulent repondre à la double finalité de la formation de la série

« Sciences et technologies de laboratoire » du baccalauréat technologique (poursuite d'études ou accession à une activité professionnelle au niveau IV).

Dans ce but il est nécessaire d'assurer une cohérence interne à chaque domaine d'étude.

Le programma de chimie de Première et Terminale s'articule autour de

deux grands thèmes:

chimie inorganique, qui prend en Terminale un aspect plus quantitatif, . chimie organique et synthèse, où, après avoir acquis les connais- sances necessaires à travers I'étude des fonctions essentielles (Première et Terminale) on peut raisonnablement analyser les synthèses organiques.

Ces savoirs se construisent en liaison étroite avec des savoir-faire correspondants.

Les techniques de laboratoire acquises en Première sont utilisées en Terminale. A ce niveau, il devient possible d'analyser et de justifier un mode opératoire, de porter un jugement critique sur la qualité des résultats obte- nus, de conduire progressivement I'élève à une autonomie certaine.

Le programme de technologie et génie chimiques relève de la meme logique.

Les éléments de base rencontrés en Première sont progressivement assemblés pour conduire à la réalisation d'un schéma de fabrication. Parallè- lement, la pratique dans l'atelier de génie chimique permet d'illustrer les savoirs et d'acquérir des savoir-faire. Les aspects quantitatifs (bilans thermi- ques, de matière...) apparaissent en Terminale.

Dans sori travail. le chimiste utilise des appareillages dont le fonctionne- ment fait intervenir des phénomènes physiques. S'il souhaite poursuivre des études, physique et chimie sont très souvent liées.

C'est pourquoi les différents domaines de la physique sont abordés sur I'ensemble Première-Terminale.

Les notions gér&ales sont développées, la spécificité du programme venant du fait que ceci est proposé à travers le regard et la pratique du chimiste.

En plus de la cohérence interne à chaque discipline, on peut noter une

volonté de cohérence transverse, non seulement à travers les objectifs de

formation, mais aussi par I'existence de nombreuses occasions d'interdisci-

plinariié que les enseignants ne manqueront pss de saisir.