La moyenne du devoir est de 9,6/20, avec 19 copies qui ont plus de 10 et 4 qui ont entre 9 et 10.
Je ne vais pas dire que c’est bien, mais en tout cas, cela n’a rien à voir avec la catastrophe de la dernière fois. Ne vous endormez pas sur ces (petits) lauriers, mais au contraire, persistez dans cette voie.

Comme toujours en électrocinétique, les mathématiques approximatives sont un désastre. On en peut pas obtenir des formules exactes si on ne sait pas expliciter la partie réelle de 1/Z où Z est complexe, si on écrit que 1/(a+b)=1/a+1/b, si on prétend que partie réelle et module sont la même chose, et si on écrit sans rire que R^2=-(Lw)^2 !!

La première partie est assez calculatoire, mais sans aucune difficulté. Lorsque l’énoncé demande de montrer quelque chose (par exemple que P=UIcos(phi)), il faut … le montrer. Et de préférence sans truander les signes, les facteurs 2 ou autre. Inversement, si on demande simplement l’admittance d’une bobine ou d’un condensateur, on peut supposer connues leurs impédances.

Les choses se gâtaient dès la question 7, qui était pourtant sans aucune difficulté. On suggérait d’utiliser les admittances plutôt que les impédances, mais personne n’a jamais prétendu qu’il suffisait de remplacer Z par Y dans toutes les formules. Pour des dipôles en série, les impédances s’ajoutent, mais pas les admittances ; inversement pour des dipôles en parallèle, les impédances ne s’ajoutent pas mais les admittances oui.
Les calculs sont très simples si on arrive à se retenir de tout mettre au même dénominateur, et si on se rappelle que 1/jLw = -j/Lw.

A la question 8, peu de personne m’ont fait une justification limpide, alors qu’il suffisait de dire qu’il y a conservation de l’énergie, et donc que toute l’énergie fournie par le générateur est reçue par le dipôle qui y est branché. Concernant la question 9, j’ai vu des choses plus fantaisistes. Sachant que les bobines idéales ne consomment rien en moyenne, il est évident que toute la puissance moyenne reçue par le dipôle AB l’est par la résistance R, qui ne sait rien faire d’autre que la dissiper par effet Joule. Certains raisonnement particulièrement filandreux ont conduit à une puissance dissipée par effet Joule négative, autrement dit que la résistance reçoit de l’énergie de l’extérieur lorsqu’elle est parcourue par un courant !! Mince alors, et moi qui continue à payer du courant pour faire marcher mes convecteurs …

Concernant le maximum de la puissance, il fallait évidemment s’inspirer du TD, mais pas refaire la même chose sans réfléchir. D’abord, on demandait de trouver une valeur de R pour laquelle P est max. La puissance doit donc être regardée ici comme une fonction de R (et non de la pulsation) à maximiser. Ensuite, il y a R au numérateur et au dénominateur dans la formule de P ; pour trouver le maximum, il ne suffit donc pas de dire que le dénominateur doit être minimum, ce qui conduit à la fameuse égalité R^2=-(Lw)^2 qui devrait quand même faire frémir. Les devoirs, comme les épreuves de concours, ne sont pas la 192è répétition du même exercice !

Les applications numériques ont été plutôt maltraitées, sous prétexte qu’il n’y avait pas droit à la calculatrice. Bien évidemment, dans ce cas, on ne vous demande pas des résultats avec 3 chiffres après la virgule, mais des ordres de grandeur réalistes. Ainsi, on peut dire que 24 =25 ou que pi = 3, etc. Cela dit, ne pas faire explicitement le calcul 100 x pi, c’est un peu gonflé ! Il me semble que, sans trop se fatiguer le cerveau, on peut présumer que ça fait 314. A ce propos, je précise que, même si le radian est homogène à une grandeur sans dimension, l’unité de la pulsation est rad/s et non pas s^-1 ou Hz.

Je constate avec plaisir que l’équivalence Thévenin-Norton est à peu près maitrisée, aux erreurs de calcul (souvent très sottes) près.

Le devoir est plutôt satisfaisant, avec une moyenne de classe de 10,6/20. La moyenne est atteinte par 25 copies, et 2 ont entre 9 et 10.

Je constate avec plaisir que, dans l’ensemble, le chapitre sur les liaisons covalentes est compris, même si ce n’est pas parfait. En particulier, certain-e-s ont eu des notes très basses parce qu’ils ou elles ont perdu un nombre considérable de points pour n’avoir pas compté correctement les électrons. Etablir une formule de Lewis, discuter de la géométrie correspondante et des formes résonantes éventuelles, ne sert strictement à rien si le nombre d’électrons est faux au départ. Je suis tout à fait navré d’avoir dû mettre des notes très basses à certains et certaines, non parce qu’ils ou elles n’ont pas compris les liaisons covalentes, mais parce qu’ils ou elles ne savent pas que 7×3+1=22 ! ou dénombrent 7 électrons de valence à l’iode dans la première question, et font tous leurs décompte d’électrons avec 6 électrons ! ou oublient la charge ! bref toutes choses évitables mais qui ne pardonnent pas.

Les questions 1 à 7 sont bien réussies. Dans l’ensemble, établir les valences possibles d’un atome est bien fait, et la polarité des molécules est comprise. Je précise tout de même que c’est la sous-couche 3d qui est invoquée lors de la promotion dans l’atome de chlore, et non la 4s, ce qui permet au chlore d’accéder aux valences 3, 5 et 7.

Pour ce qui est des formules de Lewis, je n’attendais pas nécessairement LA bonne formule, mais une formule qui se tienne. Par exemple, pour l’ion triiodure, deux formules étaient envisageables (charge négative sur un atome terminal ou sur l’atome central). Faute d’autres informations, on ne peut trancher. Il se trouve que la molécule est linéaire, ce qui implique que la charge soit sur l’atome central, mais j’ai admis l’autre forme.
Pour l’ion I3+, en revanche, il est possible d’écrire une forme de Lewis dans laquelle tous les atomes respectent la règle de l’octet. C’est évidemment la meilleure, et je n’ai pas compté juste les autres.
De la même façon, les indications de l’énoncé permettaient de trouver la formule de I5- sans équivoque. C’est en fait une association par interaction de Van der Waals entre un ion iodure et deux molécules de diiode.
Enfin, pour I5+, la géométrie de la molécule (linéaire autour de l’atome central) et la longueur des liaisons ne laissent qu’une seule possibilité. Il est incohérent que la liaison la plus longue soit une liaison double. De même, la linéarité autour de l’atome central interdit qu’il soit AX2E2.

L’ion iodate a été assez bien réussi, avec deux bémols tout de même. D’une part, il est peu acceptable que la charge négative soit sur l’atome d’iode qui est nettement moins électronégatif que l’oxygène. Par ailleurs, si on a placé la charge négative sur un oxygène, il est alors naturel d’y accrocher le H dans l’acide iodique. N’oubliez pas que, en chimie inorganique, H est fréquemment lié à O ou N ; faute d’autre indication, ce doit être votre premier choix. Les questions sont liées les unes aux autres ; si on vient de traiter IO3- et qu’on parle de HIO3 dans la même question, c’est sûrement qu’il n’y a pas besoin de tout recommencer.
D’autre part, pour expliquer que les trois liaisons I-O sont équivalentes dans IO3-, il ne suffit pas de dire qu’il y a délocalisation, ni même d’écrire l’hybride de résonance, il faut écrire les 3 formes limite, en précisant par quel réarrangement électronique on passe de l’une à l’autre. Cela peut vous paraitre fastidieux, mais c’est ce qui est attendu.

Concernant la question 16, je suis désolé de l’avoir laissée. Elle invoquait des liaisons hydrogène, et je pensais qu’on aurait eu le temps de les évoquer en cours avant le devoir. Je n’ai évidemment pas compté cette question (sauf un micro bonus à ceux qui ont vu la liaison H).

Les trois dernières questions ont été plus folkloriques. Cela dit, je ne trouve pas très difficile de trouver l’anion dans K2MnF6, sachant que le cation est K+ …

Ils sont nullissimes. La moyenne de la classe est 5,5/20, ce qui constitue de très loin la pire moyenne que j’ai jamais mis à un devoir depuis que je sévis. La moyenne est atteinte par 6 copies seulement.

Tout est à reprendre en électrocinétique. La majorité d’entre vous ne savent pas reconnaitre des résistances en parallèle, ne savent pas qu’on ne peut pas associer des générateurs de Thévenin en parallèle (il faut passer par Norton), ne savent pas l’équivalence Thévenin-Norton. En d’autres termes, la majorité d’entre vous ne connait pas son cours.

Il n’y a rien d’autre à dire.

Ah si quand même : concernant l’exercice sur les régimes transitoires, les questions 2, 3, 4 et 5 sont identiques au deuxième exercice du TD, exception faite de la condition initiale. Sans commentaire.

La moyenne du devoir est plutôt bonne, puisqu’elle se situe à 11,5/20. La moyenne est atteinte par 31 copies, et 4 ont entre 9 et 10. Je voudrais cependant bien insister sur le fait que ce devoir était très facile. Mises à part quelques questions sur les décalines (vraiment dures) et sur le téflon (pas dur mais totalement nouveau pour vous), il s’agissait presqu’intégralement de questions de cours. La moyenne élevée du devoir ne doit donc pas faire croire que le niveau de la classe soit mirobolant.

Problème 1 (moyenne 12,3/20).

Je suis heureux de constater qu’à une ou deux exceptions près, l’ordre de remplissage des sous-couches est connu, et que le nombre maximal d’électrons par sous-couche est également connu.
Il est néanmoins à signaler que la définition des sous-couches de valence n’est pas toujours bien sue (ou pas toujours bien appliquée); ainsi, pour Br, I ou At, aucune sous-couche d ou f n’est de valence.

Petit conseil pour gagner du temps : inutile de faire 5 fois un schéma de remplissage, si c’est 5 fois le même. Il suffit d’en faire un (pour F), et de dire qu’il est identique pour les autres, en remplaçant le nombre quantique n=2 par n=3, 4, 5 ou 6.

Lorsqu’une question est posée, il faut y répondre de façon succinte mais complète. Ainsi répondre que 2 isotopes diffèrent par leur nombre de nucléons est tout à la fois exact et faux. Car vous pouvez faire varier le nombre de nucléons en changeant le nombre de protons, auquel cas il ne s’agit plus d’isotopie. La bonne réponse est donc : 2 isotopes diffèrent uniquement par le nombre de neutrons de leurs noyaux.

On peut déplorer que si peu d’entre vous aient pu déterminer les proportions des deux isotopes du chlore connaissant la masse molaire du chlore. J’ai pourtant mis les points à ceux qui ont simplement dit que c’était en gros 75%/25% car 35,4 c’est en gros au quart du segment [35;37].

La partie sur les molécules est moins bien réussie. A nouveau, il faut répondre précisément aux questions. Dire que le magnésium engage deux liaisons dans CH3MgBr parce qu’il est divalent, c’est vrai, mais ça n’explique rien. C’est de la paraphrase. La question est évidemment de savoir pourquoi il engage 2 liaisons. Soit dit en passant, la question de savoir pourquoi il a deux lacunes y est éminemment corrélée.

Enfin dans les questions sur les chlorures des ions du mercure, on parlait ici de composés ioniques, et on attendait donc un raisonnement en terme de charges. Invoquer des liaisons covalentes pour déterminer la charge d’un ion, c’est curieux.

Deuxième problème (moyenne 11,2/20).

Je passe sur un péché véniel : quand on nomme un composé, on le fait en plaçant les substituants dans l’ordre alphabétique (sans tenir compte des préfixes di-, tri- etc). Le halon-1211 est donc le bromo-chloro-difluorométhane.

Je suis assez surpris des réponses à la question 5. Il y avait 3 isomères de position au composé étudié. Dans la mesure où personne n’a représenté les isomères dans l’espace, comment est-il possible de parler de stéréoisomères ? Pour montrer que deux espèces sont stéréoisomères, il faut nécessairement faire une représentation spatiale (nullement demandée ici).

Je jette un voile pudique sur la détermination de la longueur séparant les deux extrémités d’une ligne brisée. Entre ceux qui confondent sinus et cosinus, ceux qui disent que sin = hypothénuse / coté opposé (merci pour le sinus > 1) et qui trouvent en prime que la ligne droite est le chemin le plus long, ceux qui comptent deux fois chaque liaison, sans oublier, cerise sur le gâteau, le concepteur de l’énoncé qui écrit que la longueur de la liaison CC est 154 nm au lieu de 154 pm (fainéant de fonctionnaire, même pas capable d’écrire proprement un sujet). J’ai quand même eu quelques bonnes réponses, y compris avec un petit commentaire sur le fait qu’on néglige les deux extrémités.

On arrive au coeur du problème : les représentations spatiales. Ca démarre à la question 3, avec la représentation très compliquée d’un dérivé du méthane. Quand on demande une représentation spatiale, on doit montrer la géométrie dans l’espace. En l’occurrence ici du Cram (ceux qui ont fait du Fischer, je ne peux pas leur donner tord, mais pour une molécule à un seul C, ça fait bizarre). Ca continue avec les formes chaises des cyclohexanes. Là je suis navré, mais je n’ai eu aucune pitié. Lorsque, sur un schéma, je n’arrivais pas à comprendre si un substituant était axial ou équatorial, j’ai compté faux. Si vous ne faites pas un effort de soin sur les représentations spatiales des molécules, vous allez avoir un gros handicap dans tous les chapitres de chimie organique. Et pour faire un beau dessin, il faut faire un gros dessin, car comme dirait M. K : « plus c’est gros, plus c’est beau ».

Du reste, un peu de jugeote ne nuit pas. Si dans une chaise vous avez 3 Cl axiaux et 3 Cl équatoriaux, c’est quand même curieux que sur l’autre chaise, il y a 4 Cl axiaux et 2 équatoriaux. Car quand on transforme une chaise en sa chaise inverse, les substituants axiaux et équatoriaux s’échangent. Veillez aussi, à tant faire, à représenter la bonne molécule (les substituants doivent être sur les bons carbones, sinon on parle d’une autre molécule, et ça ne rapporte pas de points).

Le problème du plan de symétrie est compliqué. Ce qui est imparable est de le visualiser sur une chaise. Le visualiser en Haworth (que certains confondent avec Cram soit dit en passant), ou en Cram, c’est plus délicat, car Haworth et Cram représentent plan un cycle qui ne l’est pas. En Haworth et en Cram, on a l’impression qu’il y a plus de plans de symétrie qu’en réalité. Ceux que ça intéressent peuvent venir m’en parler. Avec un modèle moléculaire, c’est plus facile.

Conclusion.

Je suis heureux de constater que la classe semble s’être mise au travail, et que la base du cours semble sue. Ce nonobstant, ne vous endormez pas sur ces notes encourageantes obtenues sur un sujet peu exigeant.

Les résultats du devoir sont mitigés, avec une moyenne de 9,3/20. La moyenne est obtenue par 20 copies, et 5 copies ont entre 9 et 10. Le devoir comportait de nombreuses questions de cours, ainsi que des questions très faciles.

Il me semble que vous ne lisez pas l’énoncé avec assez d’attention. Par exemple, à la question 2, on précise qu’on opère avec du méthane à l’équilibre thermique avec l’atmosphère terrestre. Cela donne une idée de la température (environ 273 K). Tous ceux qui ont évoqué les différents cas possibles, ou qui ont simplement décrété que le système était en un point A sur le diagramme, sont évidemment passé à côté du fait que le méthane est supercritique dans ces conditions.
De même, dans le méthanier, le méthane est transporté liquide. On ne peut donc pas utiliser les données relatives au gaz, ni évidemment l’équation des gaz parfaits, pour raisonner.

Je note avec plaisir que, à de rares exceptions près, les bonnes unités ont été utilisées, et que les conversions de m3 en L ont été correctes. En revanche, je suis quand même surpris du manque de sens physique de certains. Trouver qu’on perd 90% de la cargaison de méthane en 15 jours, ça doit quand même faire réfléchir ! Trouver que la liquéfaction du méthane ne fait gagner qu’un facteur 6 sur le volume, ça n’est pas possible. L’estimation de la masse perdue a d’ailleurs donné lieu à des développements mathématiques extrêmes, alors que la réponse est toute simple.

Dans la même veine, soyez réalistes. La température de Titan n’est pas égale à la température du point triple. La température d’une planète n’est pas constante, mais elle varie en fonction du lieu et de l’heure. Que les trois états physiques soient observables signifie en revanche qu’il est fréquent qu’on soit dans les conditions des changements d’état entre les 3 états. Autrement dit, les conditions sur Titan sont proches du point triple.

Je rappelle aussi que le nombre de chiffres significatifs a une importance. Que de nombre de moles transportées est 4,1.10^9, et non pas 4094589408. Ecrire cela signifie que vous garantissez  le nombre de mole à 1 près ! La notation scientifique n’est pas non plus faite pour enquiquiner les élèves. Quand même, 4,1.10^9, c’est plus parlant. On voit l’ordre de grandeur.

Je déplore fortement que la question 14 ait été sabotées à 3 ou 4 exceptions près. Quand on introduit le méthane, la pression augmente. Déjà, on peut quand même faire un effort, et signaler que l’augmentation est linéaire (loi des GP). Ensuite, il est quand même intéressant de signaler qu’il arrive un moment où la pression n’augmente plus car on est à la saturation. C’est quand même le coeur du cours sur les changements d’états ! Seules deux copies sont parvenues à la fin, et ont utilisé avec profit le théorème des moments.

Je termine en rectifiant une imprécision de l’énoncé. La sonde spatiale qui est actuellement en orbite autour de Saturne s’appelle Cassini. En revanche, Huygens est le nom du module que Cassini a largué sur Titan. Vous trouverez ici une page sur le site de l’ESA (Agence Spatiale Européenne) sur la mission Cassini-Huygens ; on y trouvera des liens vers le site du JPL (Jet Propulsion Laboratory) qui est responsable de la mission, avec des photos de Titan et de ses cailloux de méthane solide.

Sur le transport du méthane, je vous renvoie à la page wikipedia. Le site de Suez-GDF est minable, et je n’y trouve rien de pertinent à part des communiqués sans intérêt à la gloire de cette belle entreprise.