Rapport du jury de l'épreuve de leçon de chimie

L'épreuve de chimie à l'oral de l'agrégation de Sciences Physiques (option Physique) consiste en une leçon de 50 minutes, suivie de questions posées par le jury.

Le titre de la leçon est extrait des programmes de Chimie des classes de Seconde, Première, Terminale et des programmes des Classes Préparatoires MPSI, PTSI, MP, PSI et PT.

La leçon constitue le point central de l'épreuve. Le candidat doit y délivrer un message fort, clair et " consistant " en s'appuyant tant sur une argumentation cohérente et adaptée au niveau demandé que sur une démarche expérimentale rigoureuse et démonstrative. L'objectif pédagogique de la leçon doit être clairement dégagé, illustré et poursuivi tout au long de l'exposé, afin que celui-ci ne devienne pas un catalogue lassant pour l'auditoire. La réussite de la leçon nécessite donc une réflexion approfondie sur son contenu, dépassant la simple reproduction d'extraits de manuels mis à disposition pendant les quatre heures de préparation, ainsi qu'une excellente maîtrise dans la présentation.

Le jury a constaté, avec satisfaction, que de nombreux candidats du concours 2000 tenaient compte des remarques formulées dans les précédents rapports et en tiraient un grand profit. Nous conseillons donc vivement aux candidats du concours 2001 de consulter également les rapports des années antérieures, et de considérer leurs indications tant dans leur lettre que dans leur esprit.

La présentation

Dynamisme et bonne élocution sont des qualités très recherchées dans un concours de recrutement de professeurs. Le candidat doit s'adresser à l'auditoire et ne pas lire constamment ses notes. Le rythme de l'exposé peut être rapide, mais il doit cependant permettre la prise de notes et ne pas donner une impression de confusion. Un usage précis du vocabulaire est attendu. Lorsque le plan de la leçon a été entièrement écrit au tableau, il revient au candidat d'indiquer régulièrement la partie qu'il est sur le point de traiter,

Le plus grand soin doit être apporté à l'écriture et à la réalisation de schémas au tableau, ainsi qu'à l'organisation de ce dernier. Le jury a pénalisé sur ce point la négligence de certains candidats.

L'utilisation de transparents peut faire gagner du temps dans l'exposé et éviter des répétitions fastidieuses pour l'auditoire. L'écriture d'un tableau de valeurs (pH, volume par exemple) peut être longue et ennuyeuse pour l'auditoire. L'utilisation d'un transparent que l'on complète par quelques données semble judicieuse. La présentation d'un transparent ne doit pas cependant consister en un " aller-retour " trop rapide et doit, au contraire, donner lieu à une exploitation précise et complète. Il est également possible de projeter des figures extraites d'ouvrages de Chimie, en indiquant leur provenance. Les candidats sont alors responsables des erreurs ou imprécisions pouvant y subsister.

Dernière remarque : au bout d'environ 45 minutes de leçon, le jury signale à chaque candidat le temps qui lui reste imparti. Il ne faut pas voir dans cette indication une invitation à précipiter la fin de l'exposé, dont la durée totale est de 50 minutes. Il ne s'agit là que d'un avertissement permettant au candidat de penser à sa conclusion et de s'assurer qu'il n'a rien oublié d'important.

Les expériences :

Elles sont le support indispensable de l'argumentation de l'exposé. Les titres des leçons sont choisis de façon à donner lieu à l'illustration expérimentale la plus riche possible. Une démarche expérimentale pauvre ou négligée est donc fortement pénalisée. Les leçons correspondant au programme des classes préparatoires doivent également être illustrées expérimentalement.

La présentation et la réussite d'expériences démonstratives est un point fondamental dans la conduite de la leçon. Lorsqu'une réaction est proposée, le ' jury s'attend donc à voir une caractérisation des produits formés ou, tout au moins, une illustration de leurs propriétés, si cela est possible.

Les quatre heures de préparation doivent permettre au candidat d'affiner tous les paramètres permettant une bonne réalisation expérimentale. Trop d'expériences qualitatives, jugées a priori " faciles ", échouent parce que le candidat n'a pas choisi les bons réactifs, ou n'a pas utilisé les concentrations, la verrerie et les conditions opératoires convenables.

Les expériences doivent pouvoir être parfaitement vues par l'auditoire. Il ne faut donc pas, par exemple, réaliser une réaction de précipitation en masquant le tube à essai derrière un mur opaque de flacons. Pour les manipulations qui nécessitent l'usage de la hotte, le candidat doit faciliter au maximum le suivi des opérations par l'auditoire, et ne pas masquer systématiquement " ce qui se passe ".

Le jury doit pouvoir vérifier la nature des réactifs utilisés : les étiquettes des flacons et bouteilles placées

sur les tables et les paillasses doivent donc être tournées vers l'auditoire, au moins au fur et à mesure de leur emploi,

De même, les indications données par les pH-mètres et les voltmètres doivent pouvoir être lues facilement. Le candidat doit donc choisir d'utiliser des appareils de mesure possédant un mode d'affichage nettement visible. Rappelons, encore une fois, qu'il est nécessaire d'agiter une solution dont on désire mesurer le pH.

Le candidat doit connaître la composition des réactifs qu'il utilise (liqueur de Fehling, eau de chaux, réactif de Nessler, ninhydrine, etc.), ainsi que leur éventuelle toxicité et les précautions d'emploi qui leur sont propres. Il doit aussi connaître les modes de stockage (ou de conservation ?) des électrodes (électrode au calomel saturée, électrode de verre) et être capable de les justifier.

Il faut prêter une attention toute particulière aux conditions de sécurité dans lesquelles on travaille. La position accroupie n'est certainement pas la plus indiquée pour ajuster un niveau, ni, d'ailleurs celle où l'on est juché sur un tabouret ! Cependant, les règles de sécurité doivent être appliquées avec discernement et sans excès afin de montrer que la gestion des risques a été bien comprise.

Certaines leçons, tirées des programmes de Terminale S (spécialité) ou de Première S (Option), donnent lieu à des expériences de dosage ou de synthèse réalisables en Travaux Pratiques par des élèves de ces classes. Certains candidats ont tendance à en négliger les objectifs pédagogiques et les aspects qualitatifs, ce qui donne au jury l'impression d'assister plus à un montage qu'à une leçon. Cette dérive fâcheuse est toujours sanctionnée.

Pendant la leçon, le jury se réserve le droit de se déplacer afin de contrôler les expériences ou de consulter la bibliographie. Ceci ne doit en aucun cas perturber le candidat qui doit poursuivre son exposé.

La plupart des questions posées par le jury sont inspirées par la leçon qu'il vient d'écouter.

Elles sont destinées à faire préciser au candidat certains points jugés confus ou incomplets, à corriger des lapsus ou erreurs lus ou entendus. On peut également demander au candidat d'approfondir certaines notions, à Lin niveau dépassant celui demandé dans la leçon. De nombreuses questions concernent les conditions opératoires des expériences réalisées, afin de vérifier si le candidat les a bien maîtrisées.

Le contenu des le leçons

L'introduction de la leçon ne doit pas consister en la simple lecture d'un plan écrit au tableau. Le candidat doit y annoncer les objectifs pédagogiques qu'il souhaite atteindre durant son exposé, il doit également montrer comment celui-ci s'insère de façon cohérente dans la progression du programme, en précisant les notions déjà acquises par l'auditoire.

L'impact de la chimie dans les domaines de la vie quotidienne ou économique est considérable. Certaines leçons prévoient, en particulier, la prise en compte de son intérêt industriel. Beaucoup de candidats éprouvent de grandes difficultés à inclure cet aspect dans la progression logique de leur leçon. Il en résulte trop souvent un dernier chapitre sur les applications hâtivement exposé et plaqué sans souci de cohérence avec le reste de l'exposé. Une réflexion à ce s 'et est donc demandée aux futurs candidats.

L'écriture des réactions chimiques et l'équilibrage des équations-bilan s'avèrent parfois catastrophiques en présentation, ce qui ne peut avoir qu'un effet très négatif sur la note finale. Rappelons que si un équilibrage doit être réalisé " en direct " en leçon, ceci ne suppose pas une improvisation totale., et les quatre heures de préparation doivent pouvoir facilement éviter des erreurs désastreuses.

Après ces remarques d'ordre général, voici quelques indications particulières destinées à nourrir la réflexion des futurs candidats à propos de certains titres (les numérotations sont celles du concours 2000 et peuvent, à l'avenir, être modifiées) -.

Leçons 2,3,4 -. (notion d'élément, équation-bilan) . on observe une confusion très fréquente entre la notation de l'élément et celle de l'atome, ainsi qu'entre le nombre de masse et la masse atomique. Le candidat doit connaître le numéro atomique Z de l'élément qu'il étudie.

Leçons 5,6,7 -. (propriétés du dihydrogène, du dioxygène et du fer) : ces leçons donnent l'occasion d'illustrer les notions de base de l'oxydoréduction ( oxydant, réducteur, nombre d'oxydation). Les exemples industriels ne doivent pas se limiter à l'industrie chimique minérale.

Leçons 8,9,11,12 -. ces leçons mettent en 'eu des piles et des électrolyseurs réalisés par le candidat. Celui-ci oublie trop souvent les apports à la compréhension des phénomènes d'une étude physique simple de son montage ( mesures d'intensité et de sens d'un courant, détermination de la polarité grâce au voltmètre). Dans la leçon " exemples d"électrolyses ", le rôle du Générateur n'est souvent pas mentionné. L'écriture de réaction bilan d'électrolyse tend à créer la confusion avec le fonctionnement d'une plie. Il est préférable d'écrire les échancres électroniques aux électrodes. L'accumulateur au plomb est souvent mal maîtrisé.

Leçon l3 -. La plupart des candidats confondent la chaleur de réaction (J.mol-1) et la chaleur réellement mise en jeu dans une transformation réelle (J)- Les notations utilisées doivent permettre de les distinguer clairement. Ils confondent également, et c'est lié, les coefficients stoechiométriques et les quantités de matière, au point de modifier l'équation d'une réaction s' les quantités initiales changent !

Leçon 14 (dissolution dans l'eau de composés ioniques) : les effets de solvant de l'eau (,ionisant, dispersant, solvatant) sont souvent mal compris et donc mal décrits.

Leçon 15 (dissolution dans l'eau de composés moléculaires) - il n'est pas judicieux de commencer cette leçon par l'expérience du jet d'eau sur le chlorure d'hydroqène (ou l'ammoniac), car les phénomènes intervenant dans ce cas sont complexes. Un abord trop théorique de cette la leçon laisse, le plus souvent, une impression de confusion.

Leçon 19 (réactions radiculaires) : il ne faut pas, dans cette leçon, se limiter au cas de la photochimie. La polymérisation radicalaire des alcènes peut être utilement étudiée. Le concept de réaction en chaîne doit clairement apparaître.

Leçon 23 (dosages spectrophotométriques) : Dans cette leçon, le principe de fonctionnement du spectrophotomètre peut être présenté, mais il ne doit en aucun cas constituer le centre de la leçon.

Leçon 24 (Ions complexes) : la destruction d'un complexe par déplacement d'équilibre ne signifie pas nécessairement que le nouveau complexe formé soit plus stable que celui détruit.

Leçon 26 - La préparation est à effectuer durant la leçon -1 on ne peut pas se contenter de montrer le savon obtenu en préparation.

Leçon 30 (réactions acide-base): ici encore les effets de solvant de l'eau sont souvent mal compris. On confond trop souvent acide chlorhydrique et chlorure d'hydrogène. Il ne faut pas déséquilibrer la leçon en consacrant trop de temps à l'introduction de la notion d'équilibre. Une écriture faisant intervenir le proton H ne constitue nullement un équilibre chimique -1 il s'agit d'une écriture formelle définissant un couple acide-base.

Leçon 33 (notion de tampon): le mode d'action d'un tampon n'est jamais exposé@ on a trop souvent l'impression que le tampon est une sorte de " boîte noire " qui fixe le pH à une valeur égale à un pKa, sans que le candidat cherche à comprendre comment le tampon fixe le pH. Le lien entre l'efficacité du tampon et sa concentration est ignoré.

Leçon 34 (choix d'un-, indicateur coloré): le but de la leçon n'est pas de multiplier les dosages calorimétriques mais de s'attacher à choisir l'indicateur coloré permettant la détermination précise du volume équivalent. Il ne suffit pas que la zone de virage de l'indicateur contienne le pu à l'équivalence pour qu'il convienne au dosage. L'indicateur peut et doit être utilisé en faible quantité, cela est dû à ses propriétés et à son mode d'action.

Leçon 35 : c'est l'étude d'une cinétique de réaction, elle ne doit pas se limiter à un ensemble de définitions plus ou moins formelles. Les définitions sont à introduire à partir de l'étude expérimentale.

Leçons 36 : (catalyse) : il ne faut pas confondre une suite de réactions avec un bilan oxydo-réducteur, ou un mécanisme réactionnel. On confond souvent espèce intermédiaire et intermédiaire réactionnel : le cobalt(Ill) dont on peut observer la couleur pendant une bonne minute est-il un intermédiaire réactionnel ?

Leçon 37 ( stéréochimie) -. cette leçon est destinée à donner aux élèves les bases de la représentation spatiale des molécules. La partie " conformation " est souvent trop développée au détriment de la partie " configuration ". Il faut également mieux commenter la présentation des modèles moléculaires. Trop souvent, en s'appuyant sur des exemples pris en biologie, les candidats laissent penser que la séparation de deux énantiomères peut se faire simplement à l'aide d'une réaction chimique.

Leçon 38 : (anhydrides et chlorures d'acide) Le but de cette leçon est de montrer l'intérêt des dérivés d'acide en synthèse. Très souvent les candidats proposent, en illustration, la synthèse de l'aspirine, qui n'est pas un bon exemple, car elle nécessite l'emploi d'un catalyseur. En revanche, la synthèse d'amides est systématiquement oubliée.

Leçon 41 (acides dans les boissons) : Cette leçon est l'occasion de présenter des polyacides (acides phosphorique, citrique, tartrique, etc.) et d'interpréter la différence de leurs comportements lors des dosages. Elle ne doit pas se résumer à une simple succession de dosages acido-basique. Elle doit être conçue comme une leçon de synthèse et le candidat doit chercher à dégager un fil conducteur. Par ailleurs, il ne faut pas négliger les aspects qualitatifs.

Leçon 43- Un jus d'orange est naturellement coloré : lors du dosage lodométrique du glucose, trop de candidats manquent l'équivalence en ajoutant trop tardivement l'empois d'amidon.

Leçon 45 : (représentation de Lewis des molécules) : Le modèle de Lewis est une technique de représentation des espèces chimiques ; on représente les doublets de liaison, les doublets non partagés, les charges formelles (dont on doit expliquer la détermination)... Ce modèle est très simple mais il permet de retrouver de manière assez satisfaisante, une fois déterminée sa forme, les propriétés d'une molécule. On peut ainsi prévoir certaines propriétés physiques (changement d'état, solubilité ... ) ou repérer les sites réactifs d'une molécule (doublet responsable d'une nucléophilie ou de propriétés basiques, sites électrophiles... ). On peut en indiquer les limites -1 en effet, un modèle simple ne peut pas rendre compte de toutes les propriétés : pourquoi tel doublet non partagé est-il responsable d'une nucléophilie et pas tel autre doublet non partagé ?

Le concept de mésomérie, qui permet de prendre en compte la délocalisation électronique existant dans une espèce chimique, complète efficacement sa description et constitue parfois une aide dans la prévision des propriétés.

Leçon 46 : Dans un dosage d'oxydo réduction par Potentiométrie, la détermination théorique de l'ordonnée du point d'équivalence présente généralement peu d'intérêt car on peut difficilement la comparer à une valeur expérimentale. On doit bien distinguer la ddp mesurée et le potentiel de la solution,

Leçon 47 : Les notions de chimie organique seront réinvesties avec profit dans cette leçon.

Leçon 48 : Il fallait passer assez vite sur la construction du diagramme. Pour le concours 2001, la construction n'est plus demandée (voir nouvel intitulé). Il conviendra cependant de bien justifier les domaines d'existence ou de prédominance, ce qui permettra ensuite de rendre compte du caractère quantitatif, favorisé ou impossible d'une réaction.

Leçon 49 et 50: La construction des diagrammes n'est pas demandée dans ces deux leçons. En revanche, à chaque fois que c'est possible, il faut utiliser ces diagrammes pour interpréter les réactions. On peut faire constater, si l'occasion se présente, leurs insuffisances pour l'interprétation de certaines réactions. Rappelons enfin que l'hydrométallurgie est l'ensemble des opérations conduisant du minerai au métal.