1°l -devoir surveillé de sciences physiques n°2








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1°L -Devoir surveillé de sciences physiques n°2
(20 points, 55 min)

Remarques :

  • Deux points seront réservés à la qualité de la présentation et de la rédaction.

  • Dans la mesure du possible et sauf indication contraire toute réponse doit être justifiée.

  • L’usage de la calculatrice n’est pas autorisé.

Exercice 1 (10 points)

La cochenille du Mexique et le rouge carmin

D’après un article de Imre Foldi du Laboratoire d’entomologie du muséum national d’histoire naturelle. Source : http://www.inra.fr/opie-insectes/pdf/i130foldi.pdf


« Le colorant rouge brillant, le rouge carmin, le plus beau colorant naturel du monde, est obtenu à partir de la Cochenille du Mexique, Dactylopius coccus Costa, 1835, vivant sur les cactus nopal (Opuntia ficus-indica), qui produit de l’acide carminique pur, une anthraquinone donnant naturellement un rouge cramoisi intense et résistant au lavage. Il a été utilisé dans la teinture des tissus, de la poterie dans l’alimentation et la cosmétologie par les Indiens. Au Pérou le rouge carmin a été identifié dans des tissus datant d’environ 400 ans avant J.-C.. Après la conquête du Mexique, les espagnols ont développés l’élevage de ces cochenilles en l’entourant d’un grand secret, car ils voulaient garder le monopole de leur industrie coloniale, qui leur assurait des revenus considérables…Le carmin a été utilisé pour teindre les robes des cardinaux, ainsi que par des peintres comme Michel Ange…La découverte des colorants synthétiques, vers 1850-1870, a provoqué le déclin de cette production qui ne se maintient guère, actuellement, qu’au Pérou. Mais la demande augmente d’année en année, pour répondre aux exigences de la santé publique alimentaire dans le monde. Le carmin naturel sert, en particulier, dans l’alimentation et en cosmétologie. »



Indienne du village de Chinchero (Pérou) teignant de la laine de lama à l’aide de rouge carmin extrait de la cochenille.
chinchero.jpg

Questions :

  1. Le rouge carmin obtenu à partir de la cochenille est considéré comme un colorant. Le cinabre utilisé par les romains est un pigment de teinte rouge vermillon. Quelle est la différence entre un pigment et un colorant ?

  2. Le rouge carmin est un colorant d’origine animale. Quelles peuvent être les autres origines d’un colorant ou d’un pigment ?

  3. La coloration du rouge de carmin dépend du pH ainsi que de la nature du tissu (coton, laine ou nylon) qu’il va teindre. Citer d’autres facteurs pouvant influencer la couleur d’un pigment ou d’un colorant (donner des exemples).

  4. Pourquoi la découverte de colorants synthétiques (1850-1870) a-t-elle pu provoquer le déclin de la production de rouge carmin à partir de la cochenille ?

  5. Le peintre Michel Ange veut restituer sur son aquarelle la couleur rouge obtenue à partir de la Cochenille du Mexique. Il ne dispose pour cela que de tubes de peintures de couleurs jaune, magenta et cyan.

    1. Généralement, en peinture, les couleurs sont-elles obtenues par de la synthèse additive ou soustractive ?

    2. Le peintre dispose sur sa palette éclairée en lumière blanche un peu de peinture de couleur jaune. Quelle(s) composantes de la lumière blanche est (sont) absorbée(s) par la peinture jaune ? Quelle(s) composantes de la lumière blanche est (sont) diffusées par la peinture jaune?

    3. Quelle couleur le peintre doit-il mélanger à la couleur jaune pour obtenir la couleur rouge ? Justifier.

    4. Avec les trois couleurs dont-il dispose (jaune, magenta et cyan) le peintre peut-il théoriquement obtenir du noir ? Justifier.

Exercice 2 (8 points)

D’après document d’accompagnement des programmes de 1°L et 1°ES

Source : http://educsol.education.fr/prog

Besoins des plantes et C.A.H.
Document :
Pour vivre et se développer, les plantes ont besoin d’eau, de près de 20 éléments nutritifs qu’elles trouvent sous forme minérale dans le sol, ou aussi apportés par l’air. Les plantes ont aussi besoin d’énergie solaire.

Un végétal peut être composé jusqu’à 90% d’eau et 10% de matière sèche, la matière sèche contenant tous les autres éléments indispensables à la plante.

Parmi les éléments nécessaires, on trouve l’élément carbone, oxygène, hydrogène provenant du dioxyde de carbone de l’air et de l’eau. Les autres éléments tels que l’azote, le phosphore, le potassium et en moindre quantité le calcium, le soufre, le magnésium ainsi que les oligo-éléments (éléments comme le cuivre, le fer, le manganèse... nécessaires à la plante mais en très faibles quantités) sont fournis aux végétaux par le sol.

Pour être assimilés par les plantes, ces éléments doivent être, pour la plupart, contenus dans des ions.

Ces ions sont en équilibre avec un complexe appelé « complexe argilo-humique » noté CAH qui joue alors le rôle de réservoir à ions. Ce complexe, présent dans le sol, sous forme solide est un mélange de minéraux

argileux et d’humus (couche supérieure du sol créée et entretenue par la décomposition de la matière

organique, essentiellement par l'action combinée des animaux, des bactéries et des champignons du sol).

Au fur et à mesure de la croissance de la plante, ces ions vont être utilisés, il y a donc un appauvrissement du

sol en éléments nutritifs. Il est alors nécessaire de fertiliser le sol.



Composition de la matière végétale sèche

Elément


C


O


H


N


K


Ca


P


Mg


S


% (masse)

42

44

6

2

2,5

1,3

0,4

0,4

0,4


Questions :


  1. Quels sont les trois éléments qui composent l'essentiel de la matière sèche de la plante ?

(indiquez nom et symbole). Où la plante trouve-t-elle ces éléments ?

  1. Où trouve-t-elle les autres éléments ?

  2. On distingue macroéléments et oligo-éléments concernant les autres éléments nécessaires à

la plante, d’après le document, qu’est-ce qui distinguent ces deux termes ?

  1. Sous quelle forme ces éléments peuvent-ils être assimilés par les plantes ?

  2. Pourquoi le complexe argilo-humique peut-il être qualifié de « réservoir » ? Pourquoi peut-il

« retenir » les éléments chimiques ?

  1. Compléter le tableau se trouvant en annexe (à rendre avec la copie)

  2. L'assimilation de tous ces éléments se fait sous forme de réactions chimiques. Certaines

nécessitent un apport d'énergie. Sous quelle forme cette énergie est-elle fournie ?

ANNEXE (question 6 de l’exercice 2)





Nom de l’élément

Symbole de l’élément

Forme (nom et formule)

Macroéléments



















Oligoéléments






















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«le vermillon originel a noirci au contact de l’air, et le bleu est vert aujourd’hui.»

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