Concours technicien/ne en chimie et sciences physique, Toulouse 2022.

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MOTIVATION (8 PTS)
1.1 Le poste pour lequel vous postulez (4 pts)
Décrivez en une dizaine de lignes les activités que vous serez amené(e) à exercer en tant que technicien/ne en chimie et sciences physiques.
Conduire des expériences de laboratoire, réaliser des préparations, des analyses ou des synthèses courantes suivant un protocole bien défini.
Développer de nouvelles techniques d'analyse ou de synthèse.
Effectuer le réglage des appareils,  l'étalonnage et la maintenance de premier niveau.
Tenir un cahier de laboratoire ; élaborer des fiches de préparations des réactifs et solutions.
Appliquer et faire appliquer les règles d'hygiène et de  sécurité.
Effectuer les approvisionnements et la gestion des stocks.
1.2 Vos atouts pour l’emploi auquel vous postulez (4 pts) :
En quoi votre formation et votre expérience vous ont elles préparé(e) à occuper ce poste de technicien(ne) en chimie et sciences physiques?
Etre à l'écoute, faiire preuve de curiosité, de réactivité, organiser son travail en fonction des priorités et des objectifs ; travailler en équipe ; faire preuve d'autonomie.

2. CONNAISSANCES GENERALES (12 PTS)
2.1 Connaissance du monde de l’enseignement supérieur (3 pts)
2.1.1 Expliciter les acronymes suivants : 1,5 pt
ITRF : ingénieur et personnel technique de recherche et de formation.
CNRS : centre national de recherche scientifique.
BAP : branche d'activité proessionnelle.
UMR : unité mixte de recherche.
SST : sauveteur secouriste du travail.
RGPD : règlement général sur la protection des données.

2.1.2 Répondre aux questions suivantes : 1,5 pts
2.1.2.1 Citer 2 corps de personnels techniques à l’université (0,5 pt)
ITRF de catégorie A, ingénieur.
ITRF de catégorie B, technicien.
2.1.2.2 Quel est le corps normalement accessible depuis le niveau Technicien dans le cadre d’une promotion par concours ?
Corps de catégorie A.
2.1.2.3 Citez trois organismes de recherche français (Développer le sigle) (0,5 pt)
CNRS centre national de recherche scientifique.
Inrae : institut national de la recherche agronomique et de l'environnement.
CEA : commissariat à l'énergie atomique.

2.2 Grandeurs fondamentales (3 pts)
Compléter le tableau suivant :
Grandeur
 Symbole
 nom de l'unité SI
 Symbole SI
  Exemple d'instrument
ou méthode de mesure associée
longueur
 L
 mètre
 m
 mètre
Masse
 m
 kilogramme
 kg
 balance
Temps
 T
 seconde
 s
 chronomètre
Intensité du courant électrique
 I
 ampère
 A
 ampèremètre
Quantité de matière
 N
 mole
 mol
 masse / masse molaire
température
 q
 kelvin
 K
 thermomètre
2.3 Quelques définitions (2 pts)
2.3.1 Qu’est-ce que le pH d’une solution : (1 pt)
Potentiel hydrogène : il représente une mesure de l'acidité ou de l'alcalinité en chimie d'une solution ou d'un milieu.
2.3.2 Classification périodique (1 pt)
Que signifient : Be ;  4  ; 9,0121831 ?
Elément bérilium ; 4ème position dans la classification périodique ou numéro atomique ;
masse molaire atomique : 9,0121831 g/mol.

2.4 Multiples et conversions d’unités (4 pts).
2.4.1 Préfixes multiplicateurs ou diviseurs des unités. Compléter le tableau suivant : (2 pts).
Nom
 méga
 nano
 micro
 giga
 milli
 pico
puissance de 10
 106
 10-9
 10-6
 109
 10-3
 10-12
symbole
 M
 n
 µ
 G
 m
 p
2.4.2 Convertir les données suivantes dans l’unité demandée en exprimant le résultat en notation scientifique : (2 pts)
50 µL = 50 10-6 L = 50 10-9 m3 = 5 10-8 m3.
2000 cm-1= 2000 / cm = 2000 / (0,01 m) =2 105 m-1.
77 K = (77 -273) °C = -196 °C = -1,96 102 °C.
5 MHz = 5 106 Hz = 5 106 s-1.

3 . CHIMIE GENERALE (8 PTS)
3.1 Préparation d’une solution (7 pts)
3.1.1 Vous devez préparer une solution molaire de chlorure de sodium (masse molaire : 58 g.mol-1) puis faire une dilution pour obtenir 100 mL de solution 0,1 M. (3 pts)
Détaillez directement sur la copie les calculs, les différentes étapes et le matériel que vous pensez utiliser.
Peser 58g de solide et dissoudre dans une fiole jaugée de 1 L contenant 1 /3 d'eau distillée.
Compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée. Agiter pour rendre homogène.
Prélever 10,0 mL de solution mère à la pipette jaugée. Placer dans une fiole jaugée de 100 mL contenant 1 /3 d'eau distillée . Agiter.
Compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée. Agiter pour rendre homogène.

3.1.2 Vous devez préparer une solution d’acide chlorhydrique à une concentration de 1 mol.L-1 à partir d’une bouteille de 2,5 L d’acide chlorhydrique commercial à 37% dont les caractéristiques sont données cidessous : (4 pts)
Formule : HCl Masse molaire : 36,5 g. mol.L-1
Densité : 1,19 Point d’ébullition : 48°C à 1013 hPa
3.1.2.1 Quelle est la concentration molaire de l’acide chlorhydrique commercial ? (2 pts)
Maase de 1 L : 1,19 kg. Masse d'acide chlorhydrique : 1,19 x0,37 =0,44 kg.
Concentration : 440 / 36,5 ~ 12 mol / L.
3.1.2.2 Quel volume d’acide chlorhydrique commercial devez-vous prélever pour réaliser 1L d’acide chlorhydrique à environ 1 mol.L-1 ? (2 pts).
Facteur de dilution : 12 ; volume à prélever : 1000 /12~83 mL.

3.2 pH des solutions (1 pt)
Quatre solutions différentes A, B, C, D se trouvent conservées dans quatre flacons numérotés 1, 2, 3, 4 dont les étiquettes ne sont plus lisibles.
On sait que :
A : solution de chlorure d’hydrogène est à 0,01 mol.L-1
B : solution d’hydroxyde de sodium est à 0,01 mol.L-1
C : solution d’ammoniac est à 0,02 mol.L-1
D : solution de chlorure de sodium est à 0,01 mol.L-1
Le pH de chaque solution est mesuré à 25°C
Complétez le tableau suivant :
numéro du flacon
 1
 2
 3
 4
pH mesuré
 12
 10,6
 2
 7
Solution
 B
 C
 A
 D

4. CHIMIE ORGANIQUE – SYNTHESE (9 PTS)
4.1 Maitrise des formules chimiques (4 pts)
4.1.1 L’articaïne, anesthésique local utilisé en odontologie, est représentée cidessous : (1 pt)
Donnez le nom des fonctions chimiques.

4.1.2 Formule semi-développée, formule brute et familles de composés (3 pts)

4.2 Solvants courants (2 pts)
Reliez directement sur la copie les noms des solvants avec leurs formules.

4.3 Exemple de réaction : l’estérification (2 pts)
Donnez la formule générale de cette réaction. (1 pt)
R-COOH + R'-OH = RCOOR' +H2O.
Ecrire l’équation de la réaction qui se produit lorsqu’on réalise les mélange indiqué ci-dessous.
L’équation sera écrite à l’aide de formules semi-développées.

4.4 Caractérisation des produits formés (1 pt)
Citer au moins une méthode de caractérisation du composé obtenu.
Spectre IR, RMN du proton.

5. SPECTROSCOPIES (9 PTS)
5.1 Spectroscopie UV-Visible) (4 pts)
Rappelez le principe de la spectroscopie UV-Visible et la loi de Lambert-Beer. Nommez les variables et les unités associées.
La spectroscopie d'absorption dans l'ultra-violet et le visible repose sur l'absorption du rayonnement par les molécules dans le domaine 190 à 800 nm.

A= log (I0/I) = elc ( A est l'absorbance ou densité optique)

Cette loi est vérifiée lorsque la solution est de concentration inférieure à : c < 0,1 mol.L-1.

e (L mol-1 cm-1) est une caractéristique de la molécule. Plus e sera grand, plus la solution absorbe.

l est l'épaisseur de la cuve (cm) et c la concentration de la solution (mol/L).

5.2 Spectroscopie RMN (2,5 pts)
Rappelez le principe de la spectroscopie RMN.

La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire ou RMN consiste à soumettre une espèce chimique à une onde électromagnétique radiofréquence et à l'action d'un champ magnétique constant. A une fréquence particulière appelée fréquence de résonance, certains noyaux de l'espèce chimique vont être le siège d'une transition énergétique. Les effets de cette transition sont détectés par une sonde.
La valeur de cette fréquence de résonance dépend de la nature du noyau et de son environnement. La spectroscopie utilisée ici est uniquement celle du noyau d'hydrogène 11H souvent appelée RMN du proton.  L'échantillon analysé est dissous dans un solvant deutéré de formule brute CDCl3 ou le noyau d'hydrogène 11H a été remplacé par un noyau de deutérium D.

5.3 Spectroscopie IR (2,5 pts)
Rappelez le principe de la spectroscopie Infra-Rouge.

La spectrométrie infrarouge s’utilise principalement pour l’analyse qualitative d’une molécule. Elle permet de mettre en évidence la présence d’une liaison particulière. Dans une molécule, les liaisons chimiques peuvent être décrites comme des ressorts liant les atomes.
Lorsqu’une molécule absorbe de l’énergie sous la forme d’un rayonnement infrarouge, les atomes se mettent à vibrer. Ils entrent alors en oscillation.

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 6. Chromatographies (8 points)
6.1.1 Rappelez le principe de la chromatographie liquide. Précisez ce que sont la phase mobile et la phase stationnaire. (2 pts)
L'échantillon à analyser est  entraîné par la phase liquide mobile dans une colonne remplie d'une phase stationnaire constituée de grains de petite taille. Un débit élevé de la phase mobile et cette fine granulométrie permet une bonne séparation des composants.
6.1.2 Qu'est un chromatogramme.
Un chromatogramme est une colonne ou une bande de matériau contenant les composants séparés d'un mélange par chromatographie.
 6.2 Différentes techniques (2 pts)
6.2.1 Citez au moins 2 types de chromatographie.(1 pt).
Chromatographie sur couche mince.
Chromatographie en phase gazeuse.
Chromatographie de partage.
Chromatographie en phase liquide  à haute performance.
6.2.2 Citez deux types de détections en chromatographie en phase gaz (1 pt).
Détecteur à ionisation de flamme.
Détecteur photométrique à flamme.
Détecteur thermoïonique spécifique.
Détecteur d'émission atomique.
6.3 Mise en oeuvre de la chromatographie (3 pts)
6.3.1 Vous souhaitez isoler 100 mg de produit, que mettez-vous en oeuvre ?
6.3.2 Citez deux solvants parmi les plus fréquents en phase normale ? (1 pt)
La phase stationnaire est polaire. Les solvants sont apolaires : THF, chloroforme, cyclohexane, fluorobenzène.

7. PHYSICOCHIMIE – TECHNIQUES DE LABORATOIRE (10 PTS)
7.1 Gaz parfaits (3 pts)
Une bombe aérosol de volume intérieur de 300 mL contient 100 mL de laque et le reste est occupé par le gaz propulseur, le diazote. Sa température est de 20 °C et la pression de 4,00 105 Pa. On suppose que le gaz se comporte comme un gaz parfait.
Donnée : R = 8,31 J. K-1 mol -1.
7.1.1 Donnez l'équation d'état d'un gaz parfait en indiquant le nom et l'unité de chaque grandeur. 1,5 pt.
PV = nRT.
P : pression (Pa) ; V : volume (m3) ; n : quantité de matière (mole) ; T température ( K).
7.1.2 Calculez la quantité de matière de diazote. 1,5 pt.
n = PV / (RT) = 4,00 105 x 2 10-4 /(8,31 x293)=0,033 mol.

7.2 Températures d’ébullition (1 pt)
7.3.1 Attribuer à chaque composé sa température d’ébullition à pression atmosphérique.
Eau : 100°C ; butane :-0,5°C ; azote :- 196°C ; éthanol : 78 °C.

7.3 Filtration sous vide (3 pts)
Dans le cadre d’une expérience de fabrication de savon, on insolubilise le résultat de la saponification en ajoutant à la solution, de l’eau froide salée à saturation. Pour séparer les insolubles qui en résultent, on procède à une filtration en utilisant le dispositif schématisé ci-dessous. 
7.3.1 Légendez le schéma :

7.3.2 Décrivez en quelques étapes la mise en oeuvre de cette filtration (2 pts).
Fixer la fiole à vide sur la potence à l'aide d'une pince trois doigts.
Positionner l'entonnoir Büchner sur la fiole.
Positionner un filtre adapté à l'intérieur de l'entonnoir et l'humidifier.
Installer la trompe à eau à la sortie du robinet et la relier à la fiole à vide.

7.4 Réacteur à reflux (3 pts)
7.4.1 Légender le schéma ci-dessous (1 pt)

7.4.2 Expliquez le principe du chauffage à reflux et son intérêt? (2 pts)

Le chauffageà reflux permet d'augmenter la vitesse de la réaction en travaillant à température modérée.
On évite les pertes de matiïère : les vapeurs se condensent dans le réfrigérant vertical et retombent dans le milieu réactionnel.
8 . PHYSIQUE (9 PTS)
8.1 Electricité (5 pts)
8.1.1 Donner la loi d’Ohm, l’expression de la puissance électrique et la loi de Joule et préciser les grandeurs et les unités (S.I.) utilisées (1,5 pt)
Loi d'Ohm : U= R I. U : tension en volt ; I : intenité en ampère ; R : résistance en ohm.
Puissance électrique en watt P = U I
Loi de Joule : P = RI2.
8.1.2 Si on ferme l’interrupteur sur le circuit ci-dessous, quelle différence de tension mesurera-t-on entre les voltmètres V1 et V2 ? (0,5pt)

La tension est nulle aux bornes de l'interrupteur fermé. Les deux voltmètres indiquent la même valeur.
8.1.3 Pour les montages ci-dessous, on a R=R1+R2, le générateur est identique, la valeur lue sur l’ampèremètre sera-t-elle la même dans les deux cas si on ferme les interrupteurs (en justifiant votre réponse) ? (1 pt)

L'ampèremère indique la même valeur I = E / R = E / (R1+R2).
8.1.4 On dispose du montage schématisé ci-dessous. La tension aux bornes du générateur est de 24 Volts. La résistance R1 = 8 ohms ; R2 = 4 ohms. (2 pts)

8.1.4.1 Comment s’appelle ce type de montage ? (0,5 pt)
Diviseur de tension.
8.1.4.2 Quelle est l’intensité mesurée par l’ampèremètre A1 ? Par l’ampèremètre A2 ? (0,5 pt)
8.1.4.3 Quelle est la tension mesurée par le voltmètre V2 – Justifiez votre réponse (1 pt)
La résistance de V2 est grande, celle de A2 très faible : la résistance équivalente à R2, V2 et A2 montés en dérivation, est proche de zéro.
La résistance équivalente de l'ensemble R1, R2, V2, A2 est voisine de R1.
A1 et A2 indique 24 / 8 = 3 A et V2 indique 0 V.

8.2 Optique (4 pts)
8.2.1 Rétroviseur : Sur la figure ci-dessous, sont représentés deux rayons qui partent des points A et B du miroir vers l’oeil du conducteur. Dessiner les trajets des rayons lumineux incidents en A et en B. Justifiez votre schéma (1 pt). Quel est l’intérêt de ce dispositif pour le conducteur (1pt).

L'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence. Cela permet d'éliminer presque complètement l'angle mort.
8.2.2 Incidence / Réfraction (2 pts)
Un rayon lumineux passe de l’air à l’eau avec un angle d’incidence i = 25 °. Données : Indice de
réfraction de l’air = 1, indice de réfraction de l’eau neau = 1,3
8.2.2.1 Définir le phénomène de réfraction. Précisez à quoi est dû ce phénomène. (1 pt)
La réfraction est le changement de direction d'une onde qui franchit la surface de séparation de  deux milieux où la vitesse de propagation est différente.
8.2.2.2 Le tracé en pointillé est-il le chemin qui sera suivi lors du changement de milieu? Si non, dessinez le trajet du rayon qui vous paraitrait plausible. (1 pt).

sin 25 = 1,3 sin r ; sin r = 0,325 ; r ~ 20°.

9.1 Stockage de produits chimiques (6 pts)
9.1.1 Pour organiser un espace de stockage produits chimiques (pièce vide), comment équipez-vous cette pièce ? (citez au moins 3 propositions ? (3pts).
Prévoir des bacs de rétention et des feuilles de produits absorbants.
Le local doit disposer d'un système de ventilation mécanique résistant à la corrosion aasurant un renouvellement de l'air de  4 à 6 volumes par heure.
La teù^érature du local doit être adaptée : trop froide ( dépots de gel et de givre dans le local) ; trop élevée (  surpression entraînant un danger lors de l'ouverture des produits).
Rayonnages en matière résistante mécaniquement et chimiquement.
9.1.2 Que mettez-vous en oeuvre pour la gestion de cette pièce ? (3 pts) par exemple dans les domaines suivants:
- organisation des emplacements ?
Distinger les produits incompatibles (séparer  base et acide),
Tenir compte des pictogrammes de danger, dans l'ordre : comburant > inflammable > corrosif > toxique > nocif > irritant.
-suivi des emprunts de produits ? - renouvellement ?
L'état du stock doit être mis à jour très régulièrement.
Mettre en place une règle de stockage et de déstockage stricte.

Vous êtes en charge des consommables de laboratoire (aiguilles, gants, tubes à hémolyse, piluliers,
pipettes pasteurs, seringues, etc…), soit environ 50 références.
9.2.1 Comment organisez-vous ce stock ? (2 pts)
Ranger les nouveaux articles derrière les anciens articles. Les nouveaux seront sortis en dernier.
Les articles les plus lourds seront rangés en bas.
Noter dans le registre dans quel rayonnage est rangé quel article.
9.2.2 Pouvez-vous acheter ces produits chez n'importe quel fournisseur ? (1 pt)
Non, acheter à bas prix, mais pas n'importe quelle qualité. La qualité du produit doit être indiquée.
Demander des échantillons avant de commander.
Vérifier que le produit est conforme aux normes françaises.

10. HYGIENE ET SECURITE (11 PTS)
10.1 Responsabilité (1 pt)
« Le chef d’établissement prend les mesures nécessaires pour assurer la sécurité et protéger la santé physique et mentale des travailleurs »
Entourez la bonne réponse : Vrai Faux
10.2 Risque électrique (1 pt)
Les accidents d’origine électrique sont 10 fois plus mortels que les accidents ordinaires. Quel est le seuil de "non-lâché" ?
Entourez la bonne réponse : 10 mA 100 mA 1A
10.3 Pictogrammes (2 pts)
Légendez les pictogrammes suivants : ( ½ point sera retiré par pictogramme non-identifié ou mal identifié )

10.4 Equipements de protection (3 pts)
10.4.1 Citez au moins 3 EPI nécessaires pour travailler dans un laboratoire de chimie ? (1,5 pt)
Blouse en coton, lunettes de sécurité, gants, masque anti-poussière.
10.4.2 Citez au moins 3 équipements de protection collectif ? (1,5 pt)
Extincteur, Postes de sécurité microbiologiques.
Sorbonnes pour la protection contre le risque chimique, pour les produits volatils toxiques par inhalation
Ventilation correcte des locaux.
Conteneurs adaptés pour les produits souillés.
Stockage réglementaire des produits dangereux.
Signalisations des zones où sont manipulés des agents biologiques ou des radioéléments.
10.5 Sécurisation, manipulation, lutte contre un incendie (4 pts)
10.5.1 Quel moyen d'extinction utiliseriez-vous sur un feu de sodium ? (1 pt)
Entourez la bonne réponse :
Extincteur à eau ; Extincteur à CO2 ; Sable.
10.5.2 Stockage produits : peut-on stocker ensemble un produit toxique et un produit corrosif ? (1 pt)
Entourez la bonne réponse : oui non.
10.5.3 Manipulation de l’azote liquide : (2 pts)
10.5.3.1 Quels sont les dangers spécifiques à la manipulation d'azote liquide ? Précisez les EPIs.
Risque de brulures par le froid  : port de gros gants isolants, de pantalon, blouse, souliers fermés ;
Risque d'anoxie par manque d'oxygène ( ventilation de l'espace où l'azote liquide est utilisé)


  
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