programmes de sciences physiques bac professionnel : chimie c4 : métallurgie

CHIMIE
Unité spécifique C4
METAUX METALLURGIE
Durée indicative : 10 heures

CONTENUS

Élaboration des métaux

Les métaux dans la nature : état natif et minerais.
Traitement des minerais : traitements physiques, traitements chimiques.
Les différentes méthodes d'élaboration.

Structure des métaux aux échelles atomique, microscopique et macroscopique.
Diagrammes binaires

Courbes de refroidissement: métaux purs, alliages de différentes compositions.
Diagramme binaire.
Application à l'étude du diagramme fer carbone simplifié.

EXIGENCES

Savoir-faire théoriques

Exploiter le diagramme de solidification d'un alliage binaire pour décrire la solidification de cet alliage (le cas des alliages péritectiques est hors programme).
Exploiter le diagramme fer-carbone (simplifié et fourni) afin d'en déduire la constitution qualitative d'un acier ou d'une fonte.

Savoir-faire expérimentaux

Réaliser une expérience de solidification d'un métal pur (plomb ou étain) ou d'un alliage des deux pour une composition donnée.
Etablir expérimentalement la courbe de refroidissement correspondante en fonction du temps.

EXEMPLES D’ACTIVITES SUPPORT

Production d'un métal (cuivre, plomb) à partir d'un oxyde métallique de fer par aluminothermie.

Elaboration de cuivre par électrolyse d'une solution de sulfate de cuivre II ou par action de la poudre de carbone sur l'oxyde de cuivre.

Expériences de solidification d'alliages plomb-étain (de 0 % à 100 % d'étain dans le plomb).

COMMENTAIRES

On associe l'état natif des métaux et leur électropositivité .

On insiste sur les composés chimiques les plus fréquemment rencontrés dans les minerais.

On ne développe pas de façon exhaustive les différentes méthodes permettant de passer du minerai brut au minerai utilisable pour l'élaboration du métal; on insiste surtout sur la nécessité d'éliminer les parties non actives du minerai.

On classe les méthodes d'élaboration du métal en méthodes physiques et chimiques en expliquant sur des exemples les raisons du choix de la méthode retenue: caractère réducteur du métal, température de fusion, température de réduction, contexte économique...

On met en évidence les relations entre les propriétés physiques d'un métal ou d'un alliage et sa structure microscopique.