Plastiques et polymères — Physique-chimie — Terminale Bac Pro Groupement 5
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Complète : le monomère de l'éthylène est CH2=CH2. Le polymère obtenu s'appelle le ................. (PE).
Ce polymère est-il une petite ou une grande molécule ? .................
Le polymère s'appelle le polyéthylène (PE).
C'est une grande molécule (macromolécule) : c'est le motif –CH2–CH2– répété un très grand nombre de fois.
Vrai ou faux ? « Un polymère et une matière plastique sont exactement la même chose. » .................
Justifie en une phrase.
Faux. Le polymère est la macromolécule seule ; la matière plastique est un matériau qui contient un ou plusieurs polymères plus des additifs (colorants, plastifiants, stabilisants...).
Une bouteille d'eau porte le code 1. De quel plastique s'agit-il ? .................
Coche la bonne réponse : ☐ PET ☐ PVC ☐ PS
Le code 1 correspond au PET (polyéthylène téréphtalate), utilisé pour les bouteilles d'eau et de soda.
On plonge un morceau de plastique dans l'eau : il flotte. Peut-il s'agir de PVC ? .................
Cite un plastique qui flotte. .................
Non, le PVC coule (densité > 1), il ne peut donc pas flotter.
Un plastique qui flotte : le PE (ou le PP), car sa densité est inférieure à 1.
Complète : le PLA est un plastique ................. fabriqué à partir de ressources ................. (maïs, canne à sucre).
Le PLA est un plastique biodégradable, fabriqué à partir de ressources végétales (amidon de maïs, canne à sucre).
Complète : le polyéthylène est formé par la répétition d'un même ................. .
Comment appelle-t-on la réaction qui assemble les monomères ? .................
Le polyéthylène est formé par la répétition d'un même monomère (l'éthylène).
La réaction qui assemble les monomères s'appelle la polymérisation.
On ajoute un colorant à un polymère. Obtient-on encore un simple polymère ou une matière plastique ? .................
Cite un autre additif possible. .................
On obtient une matière plastique : polymère + additif(s).
Autre additif possible : plastifiant (ou stabilisant, charge...).
Un bidon de lessive porte le code 2. De quel plastique s'agit-il ? .................
Coche la bonne réponse : ☐ PEHD ☐ PET ☐ PP
Le code 2 correspond au PEHD (polyéthylène haute densité), utilisé pour les bidons et bouteilles de lait.
On plonge un morceau de plastique dans l'eau : il coule. Peut-il s'agir de PE ? .................
Cite un plastique qui coule. .................
Non, le PE flotte (densité < 1), il ne peut donc pas couler.
Un plastique qui coule : le PET (ou le PVC, ou le PS), car sa densité est supérieure à 1.
Vrai ou faux ? « Un plastique classique comme le PS se dégrade dans la nature en quelques semaines. » .................
Justifie en une phrase.
Faux. Les plastiques classiques (PE, PVC, PS...) mettent plusieurs centaines d'années à se dégrader dans la nature. Seuls les plastiques biodégradables sont décomposés rapidement par les micro-organismes.
Définir les mots monomère et polymère, puis donner un exemple de couple monomère / polymère.
Un monomère est une petite molécule capable de se lier à elle-même de nombreuses fois. Un polymère est une macromolécule formée par l'assemblage répété de monomères.
Exemple : l'éthylène (CH2=CH2) est le monomère du polyéthylène (PE).
Un technicien plasturgiste doit distinguer un polymère d'une matière plastique. Expliquer la différence entre les deux et citer deux additifs que l'on ajoute aux polymères.
Un polymère est la macromolécule pure. Une matière plastique est un matériau composé d'un ou plusieurs polymères auxquels on ajoute des additifs.
Deux additifs : colorants et plastifiants (aussi : stabilisants, charges).
Associer chaque code de recyclage à son plastique et à un usage courant :
| Code | Plastique | Usage |
|---|---|---|
| 1 | ? | ? |
| 2 | ? | ? |
| 5 | ? | ? |
Code 1 → PET : bouteilles d'eau et de soda.
Code 2 → PEHD : bidons de lessive, bouteilles de lait, tuyaux.
Code 5 → PP : pots de yaourt, bouchons, emballages micro-ondables.
Un agent de tri du centre de recyclage teste un plastique inconnu. Il constate que l'échantillon coule dans l'eau et que, chauffé au contact d'un fil de cuivre, il donne une flamme verte. Identifier ce plastique et justifier.
Il s'agit du PVC (polychlorure de vinyle).
Justification : il coule (densité > 1) et le test au fil de cuivre (test de Beilstein) donne une flamme verte, signe de la présence de chlore — élément caractéristique du PVC.
Expliquer ce qu'est un plastique biodégradable. Donner un exemple et un intérêt pour l'environnement.
Un plastique biodégradable peut être décomposé par des micro-organismes (bactéries, champignons) en un temps raisonnable.
Exemple : le PLA (acide polylactique), issu de l'amidon de maïs.
Intérêt : il se dégrade beaucoup plus vite que les plastiques classiques, ce qui limite la pollution durable de l'environnement.
Définir le mot polymérisation, puis expliquer ce que représente le degré de polymérisation \(n\).
La polymérisation est la réaction qui assemble un très grand nombre de monomères pour former un polymère.
Le degré de polymérisation \(n\) est le nombre de fois où le motif se répète dans la chaîne (souvent plusieurs milliers).
Un technicien plasturgiste affirme : « Le polyéthylène pur suffit à fabriquer un objet fini coloré et résistant aux UV. » A-t-il raison ? Expliquer en utilisant le mot additif.
Non. Le polymère seul n'a pas forcément la couleur ni la résistance souhaitées.
Pour obtenir un objet coloré et protégé des UV, on ajoute des additifs (colorants, stabilisants UV...) : on passe alors du polymère à une matière plastique.
Associer chaque code de recyclage à son plastique et à un usage courant :
| Code | Plastique | Usage |
|---|---|---|
| 3 | ? | ? |
| 5 | ? | ? |
| 6 | ? | ? |
Code 3 → PVC : fenêtres, canalisations, revêtements de sol.
Code 5 → PP : pots de yaourt, bouchons, pare-chocs.
Code 6 → PS : gobelets, barquettes, polystyrène expansé (isolant).
Un agent de tri teste un plastique inconnu. L'échantillon flotte dans l'eau et brûle avec une flamme bleue en dégageant une odeur de bougie. Quels plastiques sont possibles ? Justifier.
Il s'agit probablement du PE ou du PP.
Justification : il flotte (densité < 1), ce qui élimine PET, PVC et PS ; la flamme bleue et l'odeur de bougie sont caractéristiques du polyéthylène et du polypropylène.
« Biodégradable » signifie-t-il « compostable dans mon jardin » ? Expliquer la nuance et donner une conséquence pratique pour le tri des déchets.
Non. Certains plastiques biodégradables ne se dégradent que dans des conditions industrielles (température élevée, humidité contrôlée), pas dans un compost de jardin.
Conséquence : il ne faut pas les jeter dans la nature, ni supposer qu'ils disparaissent tout seuls ; ils doivent suivre la filière de tri adaptée.
On donne le motif de répétition du polyéthylène : –(CH2–CH2)n–.
a) Indiquer le monomère de départ et son type de liaison particulier.
b) Expliquer, avec vos mots, la relation \(n \times \text{monomère} \longrightarrow \text{polymère}\).
a) Le monomère est l'éthylène CH2=CH2 : il possède une double liaison C=C, qui s'ouvre pour relier les molécules entre elles.
b) Un très grand nombre \(n\) de monomères s'enchaînent : le motif –CH2–CH2– se répète \(n\) fois pour former la macromolécule (le polymère). \(n\) est le degré de polymérisation.
Le cours distingue la polyaddition et la polycondensation. Expliquer la différence entre ces deux types de polymérisation et donner un exemple de polymère pour chacune.
En polyaddition, les monomères s'assemblent sans perte de petite molécule (ex. : polyéthylène, PVC).
En polycondensation, les monomères s'assemblent avec élimination d'une petite molécule (eau, HCl...) (ex. : nylon, PET).
Un agent de tri dispose d'un lot de plastiques mélangés (PE, PVC, PS). Proposer une démarche en deux tests successifs (densité puis fil de cuivre) permettant de les séparer. Présenter le raisonnement.
Test 1 (densité dans l'eau) : le PE flotte (densité < 1) → il est isolé. Le PVC et le PS coulent (densité > 1).
Test 2 (fil de cuivre / Beilstein) sur les deux qui ont coulé : celui qui donne une flamme verte contient du chlore → c'est le PVC ; l'autre est le PS.
On a bien séparé les trois plastiques.
Un ingénieur matériaux compare un sac en PE classique et un sac en PLA. Expliquer, du point de vue de l'origine de la matière et de la fin de vie, pourquoi le PLA est présenté comme plus « durable », et rappeler une limite importante.
Origine : le PE provient du pétrole (ressource fossile) ; le PLA provient de ressources végétales renouvelables (amidon de maïs, canne à sucre).
Fin de vie : le PE met plusieurs siècles à se dégrader ; le PLA est biodégradable, décomposé par des micro-organismes en eau et CO2.
Limite : le PLA ne se dégrade souvent que dans des conditions industrielles (compostage à température contrôlée), pas dans la nature ni dans un compost domestique.
On donne le monomère du chlorure de vinyle : CH2=CHCl.
a) Indiquer le nom du polymère obtenu et son code de recyclage.
b) Quel atome, présent dans ce monomère, explique la flamme verte au test au fil de cuivre ?
a) Le polymère obtenu est le PVC (polychlorure de vinyle), code de recyclage 3.
b) C'est l'atome de chlore (Cl) qui explique la flamme verte au test au fil de cuivre.
Lors de la synthèse du nylon au laboratoire, on met en contact deux solutions non miscibles et un film se forme à l'interface. S'agit-il d'une polyaddition ou d'une polycondensation ? Justifier et préciser ce qui différencie ces deux mécanismes.
Il s'agit d'une polycondensation : la formation du nylon s'accompagne de l'élimination d'une petite molécule (ici du HCl).
Différence : en polyaddition, il n'y a aucune perte de molécule (ex. PE, PVC) ; en polycondensation, une petite molécule (eau, HCl) est éliminée à chaque liaison formée (ex. nylon, PET).
Un agent de tri doit distinguer le PET et le PP d'un lot. Proposer une démarche fondée sur le test de densité, en expliquant le résultat attendu pour chaque plastique.
Test de densité dans l'eau :
Le PP a une densité inférieure à 1 → il flotte.
Le PET a une densité supérieure à 1 → il coule.
Le test permet donc de séparer directement les deux plastiques.
Une entreprise hésite entre des gobelets en PS et des gobelets en PLA. Analyser les avantages et les limites de chaque solution du point de vue du recyclage et de la biodégradabilité.
PS : issu du pétrole, léger et isolant, mais peu recyclé en pratique et non biodégradable (persiste des siècles dans la nature).
PLA : issu de ressources végétales renouvelables et biodégradable, mais il nécessite le plus souvent un compostage industriel et sa présence peut perturber le tri des autres plastiques.
Le choix dépend donc de la filière de traitement réellement disponible.