Les sujets

Sujet 1: Poivre Peureux, Poivre Heureux

L’expérience du « poivre peureux » est une manipulation bienconnue de chimie amusante : lorsqu’on saupoudre un récipient  rempli d’eau de poivre, puis qu’on pose à la surface une pointe
préalablement trempée dans du savon, le poivre va instantanément s’en éloigner pour aller en direction des parois.


• Proposer des méthodes qui permettent d’observer non pas un comportement « peureux » du poivre, mais un comportement « heureux », en le menant à se rassembler autour de la pointe au lieu de le faire fuir.

Sujet 2: Piles-Miroirs

En électrochimie, le fonctionnement de la plupart des piles repose sur une différence de potentiel entre deux couples rédox distincts. Il existe cependant des piles dites de concentration, où les deux demi-piles ne diffèrent que par la teneur en solution d’une même espèce électroactive, toute chose égale par ailleurs. Pourrait-on envisager sur un principe similaire de récupérer une tension à partir non pas d’une différence de concentration mais d’une différence d’excès énantiomérique ?

​• Proposer un système chimique qui soit en mesure de restituer de l’énergie électrique à partir d’une molécule et de son énantiomère en proportions variables, et qui puisse se mettre en forme sur le modèle d’une pile. Indiquer quelles caractéristiques ce système pourra présenter (capacité, puissance). Est-il possible de créer une batterie sur ce même principe ?

Sujet 3: La terre est bleue comme une orange

En 1964, dans « Tintin et les oranges bleues », le célèbre reporter est confronté à la découverte d’une variété d’agrumes d’un bleu surprenant, à l’origine d’une nouvelle aventure. Le sens logique des spectateurs s’en trouve fortement défié, le bleu n’est en effet une teinte présente qu’à la marge chez les fruits et légumes, et de fait très peu associée à une couleur alimentaire.

• Expliquer comment un fruit ou un légume peut produire sa propre couleur bleue. Dès lors, est-il possible de rendre bleue une orange à l’origine classique par une méthode chimique ? Cela la rend-elle nécessairement impropre à la consommation ?

Sujet 4: Ce que nous ne voyons pas, qui est immense

En 1903, la technique photographique de l’autochrome, brevetée par les frères Lumière, a permis de capturer et fixer pour la toute première fois les couleurs d’une scène saisie sur l’instant. Reposant sur les théories du trichromatisme et de la synthèse additive, sur lesquelles est construite la vision humaine, elle ne serait cependant pas adaptée à tout être ou entité dotée de récepteurs visuels supplémentaires permettant de traiter des portions du spectre lumineux pour nous inaccessibles. Ce thème a souvent résonné dans les oeuvres du mouvement surréaliste pour qui « ce que nous ne voyons pas [était] immense ».

• A partir des principes de cette technique de l’autochrome, proposer un système qui puisse capturer sur une épreuve photographique ce que verrait un être à la vision sensible aux rayonnements ultraviolets.

Sujet 5: La teinture maudite

Le vert, quoique couleur la plus présente dans le règne végétal au travers de ses pigments chlorophylles, est longtemps resté un véritable casse-tête pour les teinturiers. Portée par des molécules très compliquées à faire tenir de manière pérenne sur une étoffe, les artisans textiles devaient user soit de mélanges de deux pigment et colorant bleu et jaune, soit de traitements par des complexes métalliques toxiques, à l’origine d’une réputation de porte-malheur encore présente de nos jours au théâtre.

• Proposer des stratégies qui permettraient de teindre une toile ou une étoffe en vert en utilisant la chlorophylle produite naturellement par les plantes. La couleur utilisée devra être aussi robuste et résistante que possible face aux agressions subies par le tissu au cours de son existence. La malédiction du vert pourra ainsi être levée !

Sujet 6: L'odeur de l'eau

Il est facile de comprendre pourquoi l’évolution ne nous a pas affublés de nez capables de sentir la molécule d’eau en tant que telle : présente (tout comme d’autres constituants gazeux) en trop grande quantité dans l’atmosphère, elle occulterait totalement la réponse olfactive de toutes les autres molécules de notre environnement. La plupart des gens reste cependant tout à fait capable simplement grâce au nez, que ce soit sur la plage, au bord d’un lac ou à proximité d’une pelouse fraîchement arrosée, d’affirmer que « ça sent la mer », « on est proche de l’eau » ou de savoir si l’on va se mouiller l’arrière-train à s’asseoir dans l’herbe ! Comment est-ce possible ?

• Quelles molécules sont responsables de cette reconnaissance olfactive ? Est-il possible d’en synthétiser plusieurs d’entre elles dont le mélange pourrait ainsi former « l’odeur de l’eau » ? Étant a priori des molécules naturelles, on cherchera à privilégier des voies de synthèse biosourcées et/ou bioinspirées.

Sujet 7: Milles façons de se faire cuire un oeuf

L’ « oeuf parfait » est un plat inventé à la fin des années 1980 par le physico-chimiste Hervé This et le chef étoilé Pierre Gagnaire. Elaboré à partir des connaissances issues de la gastronomie moléculaire, il se distingue par les textures atypiques de son jaune et de son blanc, obtenues par une cuisson lente à une température d’environ 65°C, donc nettement inférieure à la température d’ébullition de l’eau utilisée pour les cuissons d’oeuf « classiques ».

• Proposer d’autres méthodes qui permettraient de faire « cuire » un oeuf, mais cette fois sans cuisson. Expliquer attentivement les phénomènes physiques et chimiques en jeu au cours de la transformation, tant à l’échelle microscopique que macroscopique.

Sujet 8: Chimie de l'iris

La couleur des yeux d’un individu est la superposition de deux phénomènes : une couleur physique par diffusion de la lumière sur la structure fine du fond de l’iris, et une couleur chimique due à un pigment, la mélanine. La gamme de couleurs ainsi balayées peut ainsi aller du bleu très clair au noir.

• Est-il possible de reproduire au laboratoire, en solution par exemple, ce mécanisme de pigmentation ? D’autres couleurs d’yeux seraient-elles atteignables en modifiant la nature des espèces chimiques et
agencement structurels en jeu dans cet édifice ?