Lamiae
Extrait du cours ressources pour la classe terminale générale et technologique
Documents
Document 1 : Production et danger du monoxyde de carbone
La présence de monoxyde de carbone dans l’atmosphère est due principalement, dans notre hémisphère, à l’utilisation de combustibles fossiles (chauffages industriels et domestiques, voitures automobiles) et, dans l’hémisphère sud, au brûlage des savanes et des forêts tropicales. Il est redouté localement dans les grandes métropoles par temps anticyclonal, mais il inquiète surtout les scientifiques parce que l’augmentation de sa concentration dans la basse atmosphère (biosphère) favorise l’accumulation d’ozone, gaz très toxique pour les humains et pour les plantes, et de méthane
qui participe à l’effet de serre. Il réagit avec les radicaux hydroxyle de l’air qui le transforment notamment en dioxyde de carbone. En consommant une partie de ces radicaux, il réduit sensiblement leur rôle de « nettoyeur de l’atmosphère ».
L’analyse des gaz d’échappement montre que ceux-ci sont essentiellement constitués de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone, mais qu’ils contiennent aussi du monoxyde de carbone CO, des oxydes d’azote notés NO x (essentiellement NO et NO) et des hydrocarbures (abréviation utilisée dans l’industrie : HC) non brûlés lors de l’explosion. Ces trois « produits » CO, NO2 et HC, contribuent très fortement à la pollution atmosphérique ; aussi leur élimination à la sortie du moteur est souhaitable. Le système le plus
efficace aujourd’hui est le pot d’échappement à trois voies, encore appelé pot catalytique.
Document 2 : Rôle du pot catalytique
Depuis 1993, le pot catalytique est obligatoire sur toutes les voitures neuves. Il tire son nom de la catalyse, phénomène qui accélère une réaction chimique. En effet, les moteurs sont censés brûler l’essence pour la transformer en dioxyde de carbone, azote et vapeur d’eau. Mais la combustion n’est pas optimale, et les gaz d’échappement contiennent aussi des composés toxiques tels que le
monoxyde de carbone, les hydrocarbures imbrûlés ou les oxydes d’azote. Pour éliminer ces derniers, le pot catalytique provoque leur oxydation avec le dioxygène encore présent dans les gaz.
Le pot catalytique est un support en céramique (résistante à de très hautes températures), de capacité de un à deux litres. Sa structure en « nid d’abeille » est formée de petits canaux de section carrée à l’intérieur desquels se trouvent des particules microscopiques de métaux précieux (rhodium, platine et palladium). En fonctionnement normal, le pot catalyseur élimine plus de 99% des gaz toxiques mais à condition que la température dépasse les 400 °C. Le pot d’échappement n’atteint cette température qu’au bout de 10 km de trajet environ, il n’est donc pour l’instant d’aucune efficacité pour les petits trajets (soit pour en moyenne la moitié des trajets effectués par les automobilistes !).
Document 3 : Rôle des nanoparticules d’or dans les pots catalytiques
L’or, qui est le métal le plus noble, a longtemps été considéré comme catalytiquement inactif. C’est en 1987 que le groupe du Dr. Haruta découvre les propriétés catalytiques tout à fait remarquables de l’or dans la réaction d’oxydation de CO (CO + ½O2→ CO) à basse température, entre 25 et 70°C, réaction qu’aucun autre métal n’était capable de catalyser à de telles températures. La clé de cette découverte fut la capacité de ce groupe à préparer des nanoparticules d’or, supportées sur des oxydes réductibles (TiO2 , Fe2 O32), grâce à la mise au point de méthodes de préparation (co-précipitation et dépôtprécipitation) autres que les méthodes classiques d’imprégnation utilisées jusqu’alors.
[…]
D’une manière générale, l’efficacité des nanoparticules en catalyse provient en partie de leur très grande surface utile par rapport à leur volume. Par ailleurs, les nanoparticules d’or sont économiquement plus intéressantes que le platine qui coûte très cher et qui est moins abondant.
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Sommaire: Ressources pour la classe terminale générale et technologique
Le contexte et les objectifs
Caractéristiques de l’activité « résolution de problèmes scientifiques»
Quelques pistes pour la construction d’activités portant sur la résolution de problème
Deux Références bibliographiques
Synthèse
Thème 1 : l’eau
1. La dilatation des océans
Problématique
Questions
Documents
2. La forme d’une goutte
Problématique
Questions
Documents
3. Quelle teneur en ammoniac dans l’eau de mer à Calvi ? (version 1)
Problématique
Questions
Documents
4. Quelle teneur en ammoniac dans l’eau de mer à Calvi ? (version 2)
Problématique
Questions
Documents
Thème 2 : son et musique
1. La guitare
Problématique
Questions
Documents
2. La guitare – approche expérimentale (durée 2h)
Problématique
Questions
Documents
Annexe pour le professeur : exemple de mesures avec la corde « Sol » (non accordée).
3. Annexe : La guitare
Thème 3 : matériaux
1. La voiture à panneaux solaires
Problématique
Pistes de travail
Documents
2. Pots catalytiques en or
Problématique
Questions
Documents
Sitographie
3. Panneaux photovoltaïques
Contextualisation
Problématique
Documents
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