L3 - Chimie

Description des métaux de transition (configuration, électronique ,orbitales d). Description de sligands (denticité , hapticité).Géométrie et isomérie des complexes. Décompte électronique des électrons de valence du complexe. Approche de la structure électronique par le modèle du champ cristallin.

Structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands au niveau moléculaire : construction de diagrammes d'OM de complexes par la théorie des groupes (interaction sigma et pi).Modèle du recouvrement angulaire . Comparaison des différents modèles : champ cristallin, OM, recouvrement angulaire . Corrélation structure électronique / propriétés en fonction de la nature du métal (position dans la talbeau périodique, degré d'oxydation) et des ligands (ligands sigma donneurs, pi donneurs, pi accepteurs). deux séances de TP  : synthèse et étude par spectroscopie UV-visible de quelques complexes de Cu(II) et manipulation sous atmosphère inerte : synthèse du Cosalen et fixation de O2.

Savoir expliquer la structure électronique des métaux de transition dans un champ de ligands au niveau moléculaire par le modèle du champ cristallin,la construction de diagramme d'OM ( via la théorie des groupes) et la théorie du recouvrement angulaire..Savoir analyser les limites des différents modèles et être capable de choisir le modèle appropiré pour répondre à un problème donné. Appréhender la strucutre électronique de smétaux de transition dans un champ de ligands par spectroscopie électronqiue pour les cas simples de configuration d1 ou d9.

**Semestre 5. ** Cours , TD et 2 TP séances de TP. Evaluation théorique par un partiel et un examen final et une évaluation pratique par compte rendu de TP.

K.F.Purcell, J.C.Kotz , Inorganic Chemistry, Saunders, Philadelphie,1985. G.L Miessler and D.A. Tarr, Inorganic Chemistry, 2nd Edition, Prentice Hall, 1999. D.F.Schriver , P.W.Atkins , Inorganic Chemistry , Oxford University Press , Oxford 1999.

Enseignement de chimie Inorganique du S5

Spectroscopie d’absorption électronique (règles de sélection, diagramme d’Orgel, diagramme Tanabé – Sugano):

                Approche champ faible                Approche champ fort

-Magnétisme de systèmes dilués (susceptibilité magnétique, moment magnétique, loi de Curie)
Travaux Pratiques :
-Synthèse et étude par spectroscopie électronique de complexes de NiII dans différentes géométries (Octaèdrique, Tétraèdrique et plan carré). Utilisation des diagrammes Tanabé-Sugano
-Synthèse et propriétés d’un complexe de FeII à transition de spin thermoinduite

Corrélation structure électronique / propriétés des complexes de métaux de transition de géométrie Oh et Td :
-savoir utiliser les diagrammes Tanabé-Sugano pour analyser les spectres expérimentaux d’absorption électronique quel que soit le complexe
-savoir prévoir et expliquer le comportement magnétique de complexes dilués (loi de Curie) quel que soit le complexe

F.A. Cotton, G. Wilkinson, C.A. Murillo, M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry ,Wiley, New-York, 1999 et éditions précédentes
Kahn O. : Structure électronique des éléments de transition . Ions et molécules complexes, PUF.

Chimie du solide L2. bases sur les structures simples (CsCl, NaCl, ZnS, et les empliements (HC, CFC, CC, CS)

Introduction générale sur les matériaux, la chimie du solide. Grandes familles de matériaux, liaisons et Energie. Empilement : règle des rayons (métalliques, ioniques), sites et occupations des sites . Liaison métallique. Modèle des électrons libres, presque-libres. Semi-conducteur. Energie réticulaire. Diagrammes de phases : lecture et applications aux oxydes, utilisation pour l’élaboration des matériaux (croissance cristalline)

Savoir classer les matériaux selon leur énergie, la nature des liaisons / Définir la notion de « cohésion » d’un cristal et l’Energie associé / Savoir calculer une Energie réticulaire / Savoir définir la notion de « cohésion » d’un cristal et l'énergie associé lire et utiliser un diagramme binaire pour élaborer un matériau, Savoir calculer une énergie réticulaire

Semestre 2.

M. Van Meersche & J. Feneau-Dupont, Introduction à la cristallographie et à la chimie structurale, Van Der Editeur, Louvain, 1973, Peeters, Editeur, Bondgenotenlaan 153, B-3000 Leuven/Louvain 1988, Peeters.

J.P. Eberhart, Méthodes physiques d'étude des minéraux et des matériaux solides, Doin 1976R.W.G. Wyckoff, Crystal Structures. Vol. 1 à 6, John Wiley, New York 1948 à 1963.

A.F.Wells, Structural Inorganic Chemistry, Oxford Scient. Pub., 5èmeéd., 1982.

J. Cazaux, Initiation à la physique du solide. Exercices commentés, Masson, 1971

B. Cagnac et J.C. Pebay-Peyroula, Physique atomique tome 1, page 176-187, Dunod, 1971

Bases de cristallographie simple et de symétrie

Introduction : Symétrie dans la nature. 

• Partie A. Cristallographie
  Ordre à courte et longue portée. Cristal
  Eléments de symétrie. Axes et miroirs simples, avec glissement.
  Projections stéréographiques
  Lire et utiliser les tables de cristallographies (groupe d’espace, classe cristalline, ordre d’un groupe, position de Wyckoff, dessins et projections)
• Partie 2 : DRX
  Appliquer la loi de Bragg et utiliser les conditions d’extinctions systématiques
  Calcul des parametres de maille

- Etre capable d'identifier et d'utiliser des éléments de symétries propres et impropres (axes hélicoïdaux, miroirs avec glissements). -- Ecrire un groupe d'espace en utilisant les notations internationales. identifier un groupe d'espace. 
- Réaliser des projections stéréographiques. appliquer les bases élémentaires de diffraction des rayons X pour calculer des paramètres de maille (système cubique, quadratoique, orthorhombique) et identifier le mode de réseau.

Semestre 5. un QCM est réalisé et contribue à une note de CC. Un examen final évalue les connaissances.

M. Van Meersche & J. Feneau-Dupont, Introduction à la cristallographie et à la chimie structurale, Van Der Editeur, Louvain, 1973, Peeters, Editeur, Bondgenotenlaan 153, B-3000 Leuven/Louvain 1988, Peeters.

A. Guinier, Théorieet pratique de la radiocristallographie, Dunod 1956

J.P. Eberhart, Méthodes physiques d'étude des minéraux et des matériaux solides, Doin 1976R.W.G. Wyckoff, Crystal Structures. Vol. 1 à 6, John Wiley, New York 1948 à 1963.

- Un niveau d’anglais scientifique de base permettant de lire les documents scientifiques fournis
- Programme de chimie générale et de physico-chimie de niveau L1 à L3.

L’UE fonctionne sous la forme de séances de cours où les différents thèmes seront introduits et expliqués. A la suite, les étudiants sont répartis par groupes de 4-5 (au max.) avec un sujet bibliographique alloué à chaque groupe, et une problématique à résoudre. Ces sujets (en lien direct avec les thèmes abordés en cours) sont accompagnés de documents scientifiques (articles, extraits de livres ou de thèses, en anglais et en français) que chaque groupe doit étudier (une grille de lecture et un questionnaire les guident dans cette étude) pour en faire une synthèse critique sous forme d’un court rapport écrit et d’une présentation orale qui se fera en présence de l’ensemble des étudiants de l’UE. Des séances de TD sont consacrées à aider et guider chaque groupe dans son étude bibliographique.
Thèmes principaux proposés : 
- "Poussières et gaz dans le milieu interstellaire" : les briques initiales. Focalisation sur la photochimie des glaces et la confrontation entre simulations numérique et expérimentale, et observations astrophysiques. 
- "Les petits corps du Système solaire et l'histoire de sa formation" :  l'archéologie spatiale. Ce thème parlera des astéroïdes, des comètes, et des missions spatiales actuelles ou récentes les concernant, ainsi que des poussières extraterrestres et météorites qu'on analyse en laboratoire. On se focalisera ici sur l'aspect "chimie du carbone" et sur les techniques d'analyse physico-chimique. 
- "Chimie du soufre sur Io" : un exemple d'objet totalement dépourvu de carbone et d'hydrogène et de ce point de vue totalement "exotique" pour la chimie classique étudiée habituellement. Modélisation thermodynamique des volcans d’Io et simulation expérimentale de la chimie du soufre à sa surface.

Il s’agit d’une UE d’introduction à l’Astrochimie dont l’objectif principal est de montrer aux étudiants comment on s'appuie sur différents domaines de la chimie et connaissances de base en chimie pour étudier et comprendre l'histoire de la matière dans notre Système solaire et au-delà. 
Pour cela, l’UE se focalisera sur quelques objets astrophysiques pouvant varier d’une année à l’autre et qui seront abordés suivant le type de chimie ou domaine chimique les concernant.

Effectif : 25 étudiants au maximum.
Les étudiants seront notés sur leurs rapports écrits et sur leurs présentations orales. Le travail collectif et l’investissement individuel seront tous deux pris en compte.

- « Sciences de la Terre et de l’Univers », sous la direction de J-Y Daniel, Ed. Vuibert.
- « Aux confins du système solaire », A. Doressoundiram, E. Lellouch, Ed. Belin – Pour la Science.
- « A la rencontre des comètes – De Halley à Rosetta », J. Lequeux, Th. Encrenaz, ED. Belin – Pour la Science.
- « Astronomie et Astrophysique », A. Acker, Ed. Sciences sup.

Notions sur les orbitales atomiques et moléculaires, notions de calcul matriciel, notions d’algèbre.

Dans la partie cours, nous aborderons brièvement l’évolution du matériel informatique (ordinateurs, hardware) et de la programmation scientifique (software) y compris les principes de l’intelligence artificielle appliquée aux sciences moléculaires. Pendant les séances de travaux dirigés (TD), les étudiants s’attaqueront, sous la supervision de l’enseignant, à des problèmes de programmation scientifique de difficulté croissante. Certaines de ces séances incluront de courtes discussions visant à éclairer des concepts informatiques et/ou scientifiques. Nous aurons également l’intervention d’un/une chercheur/chercheuse (France ou l’étranger) dans le domaine du développement de logiciels scientifiques en chimie théorique. Il ou elle présentera son parcours scientifique ainsi que ses travaux de recherche, et les étudiants auront préparé des questions à l’avance.   Enfin, lors de brèves discussions collectives, on abordera des thèmes d’actualité en lien avec la computation scientifique, notamment les avancées en matière de hardware, l’intelligence artificielle, les logiciels en libre distribution et les données ouvertes (open data).

L’objectif du cours est d’offrir aux étudiants une vision d’ensemble de la conception et l’implémentation des méthodes numériques utilisées dans les logiciels de simulation en chimie quantique moléculaire, au sens large. Le langage de programmation utilisé sera Python, en particulier avec la bibliothèque NumPy.

Les travaux dirigés, à l’ordinateur, seront en individuel. L’UE sera évaluée à partir des cahiers Jupyter. Les travaux dirigés peuvent être réalisés en français ou en anglais (choix personnel).

Tout le matériel est préparé en français et en anglais. Les étudiants peuvent choisir à chaque instant la langue de communication avec l’enseignant ainsi que la langue écrite des travaux.

N’importe quel cours Python, par exemple :
https://courspython.com/bases-python.html (français)
https://docs.python.org/3/tutorial/ (anglais)
https://realpython.com/ (anglais)

Bases de la chimie organique acquises lors des 4 semestres de Licence de Chimie ou de BUT.

-Substances Naturelles : définitions
-Les tensio-actifs : structure, chimie et applications
-Les Stéroïdes : structure, chimie et applications
-Les terpènes, structure, chimie et applications
-les Phénols : structure, chimie et applications

-Appliquer les bases de la chimie organique à la connaissance des principales familles de molécules pour la santé et la cosmétique
 -Identifier les composants d’une formulation cosmétique.

Cours/TD présentiels

Bases de chimie générale et organique de L1-L2.

L'UE se découpe en 2 parties : écotoxicologie /toxicologie de l'environnement, risque chimique/toxicologie humaine/toxicochimie, assurées par des intervenants variés des UFR Sciences et Pharmacie.
-Ecotoxicologie /toxicologie de l'environnement (La notion de pollution et de polluants ; les cycles biogéochimiques et leur perturbation par l’homme ; notions d'écotoxicologie et de toxicologie de l’environnement et effets sur les écosystèmes)
-Risque chimique/toxicologie humaine/ toxicochimie (Le risque chimique et physico-chimique ; origine et voies d'exposition aux xénobiotique ; toxicité aigue, chronique, relation dose-effet ; métabolisme des xénobiotiques ; effets cellulaires (cibles…) ; toxicité pour différents organes ; toxicité pour la reproduction ; perturbateurs endocriniens ; stress oxydant)

-Initier aux risques physico-chimiques, toxiques et écotoxiques liés entre autres aux activités de chimie (recherche / industrie) et à leur prévention
-Acquérir des notions de base sur l'action des substances étrangères (xénobiotiques) 
ex. médicaments, polluants 
           - sur l'organisme : toxicologie, toxicologie humaine, toxicochimie 
            - et sur les écosystèmes : écotoxicologie

Cours/conférence ou cours/TD selon les intervenants, avec pour certains un travail de TD/ED sur des publications de recherche. 
Mémoire et soutenance orale sur un sujet de toxicologie humaine ou écotoxicologie au choix, en trinômes. Documents supports des enseignements (diaporamas, articles, TD, bibliographie) disponibles sur ecampus.

LAMY Isabelle, FABURE Juliette, MOUGIN Christian. L'écotoxicologie en questions. 1ere édition. Editions Quae. Collection Les mémos de Quae. 2022. 108 p. ISBN: 978-2-7592-3455-4. eISBN: 978-2-7592-3456-1
PICOT, André ; MONTANDON, Frédéric (et al.). Écotoxicochimie appliquée aux hydrocarbures. Paris : Lavoisier, 2013. XXVIII-668p.
RAMADE François. Introduction à l’écochimie : les substances chimiques de l’écosphère à l’homme. Cachan : Éd. Lavoisier Tec & doc, 2011. XX-828 p.
COUMOUL, Xavier. Toxicologie. 2e & Edition. Malakoff : Dunod. 2023. Print. 
KHELFI et al. Tout-En-Un de Toxicologie. Issy-les-Moulineaux: Elsevier Masson. 2023. Print.

Chimie du solide / Thermodynamique / Chimie des solutions

Cours
-Les différentes classes de matériaux
-Propriétés des matériaux de structure : résistance mécanique et résistance à la corrosion
-Méthodes de caractérisation des matériaux
Cours/Conférences
-Les problématiques matériaux pour les très grandes infrastructures de recherche : cas du LHC au CERN et de ITER (fusion nucléaire);
-Les enjeux matériaux pour la construction d’une centrale nucléaire : étude de l’EPR ;
-Les matériaux dans le bâtiment : exemple du béton
TP

1. Propriétés mécaniques des métaux et alliages (traction, microdureté, résilience)
2. Méthodes microstructurales de caractérisation (MEB, micro optique)

Initiation dans le domaine des matériaux utilisés comme matériaux de structure et les matériaux spécifiques sous fortes contraintes environnementales (mécanique, chimique, thermique ou sous irradiation)

Enseignement de type classique avec cours magistraux et cours-conférence sur des domaines spécifiques, travaux pratiques ; projet et soutenance orale sur un sujet au choix ; Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Visite sur site de plateforme technique et scientifique d'intérêt.

Ashby et Jones : Matériaux 1. Propriétés et applications (ED. DUNOD)

Aucun pre-requis nécessaire

Le module de Gastronomie Moléculaire est une option d’ouverture : à l’aides des compétences acquises en sciences, en général, et plus spécifiquement en chimie, nous abordons les sciences des aliments et de leur transformation.

Appliquer les notions de chimie à la science des aliments et à leur transformation (réaction de caramélisation, réaction de Maillard, diagramme P-T, lyophilisation, cuisson etc…)

Développer les notions de matière molle et de colloïdes (émulsion, mousse, gel)

Mettre en place des protocoles d’études pour analyser l’effet d’un ou plusieurs paramètres sur la structure et les propriétés de textures

Rendre compte d’un travail expérimental (projet) écrit et oral.

Utiliser les bases de physico-chimie (pH, saturation, cristallisation,) dans le domaine de la gastronomie et de l’agroalimentaire.

Cours magistral avec démonstrations qui posent les bases de physico-chimie et les concepts nouveaux (matière molle principalement)
Projet TP

Secrets de la casserole, Herve This
Un chimiste en cuisine, Raphaël Haumont
Les papilles du chimiste, Raphaël Haumont

L2 physique, chimie ou interface physique chimie.

Contenus disciplinaires en physique et chimie de niveau terminale spé physique chimie à L3 physique et chimie
Physique : mécanique, thermodynamique, optique, ondes et signaux, électromagnétisme, introduction à la physique quantique
Chimie : structure de la matière, chimie du solide, thermodynamique chimique, transformations nucléaires, transformations en solutions aqueuses et transformations organiques

Maîtriser les concepts théoriques disciplinaires au programme des épreuves écrites du concours du CAPES de physique chimie.

Cours/TD, entrainement aux épreuves écrites du concours (Capes Blancs), évaluation écrite.

Matériaux pour l'énergie nucléaire : définition ; classes de matériaux en fonction des applications (combustible, réacteur, entreposage ou stockage) ; spécificité des matériaux nucléaires : environnements radiatifs ; classification de sources d'irradiation en termes d'endommagement des solides (particules chargées : ions, électrons, positrons, neutrons, photons). Simulation expérimentale des effets de l'irradiation par faisceaux d'ions accélérés.
Physique de l'irradiation à l'échelle atomique : mécanismes d'interactions ; processus balistiques et électroniques ; mécanismes de création de défauts ; calcul de nombre de dpa (déplacements par atome) ; modélisation de l'endommagement par excitation électronique ; code de simulation SRIM.
Comportement sous irradiation de quelques matériaux pour le nucléaire : combustibles et matrices de transmutation (matériaux céramiques) ; aciers de cuve et gaine de zircalloy ; matrices d'entreposage et de stockage.
TP : utilisation du code de simulation SRIM (Stopping and Range of Ions in Matter) ; application à l'endommagement d'un combustible nucléaire (fragments de fission de l'uranium, désintégration alpha des actinides).

• Connaitre les grandes classes de matériaux d’intérêt pour le nucléaire
• Identifier les sources de l’irradiation (particules neutres et chargées) et les classer selon leur importance en termes d’endommagement des matériaux
• Comprendre comment l’irradiation des solides déplace des atomes, crée des défauts atomiques et électroniques, et leurs conséquences sur les propriétés physico-chimiques des matériaux
MOTS CLES : chimie des matériaux ; irradiation ; défauts dans les solides ; déplacements atomiques et électroniques

Bases de la chimie et de la physico-chimie

Volet diagnostic : de la molécule au dispositif et imagerie de métabolites.
L’objectif de cette partie de l’UE est de partir des connaissances des cinq précédents semestres de licence en chimie pour les repositionner dans les domaines de la chimie supramoléculaire, des moteurs moléculaires et de la chimie de surface ainsi que de la chimie pour les technologies salle blanche. En partant de la molécule qui régit l’affinité avec un analyte, les grandes classes de capteurs miniaturisés seront décrites pour aboutir aux dispositifs fonctionnels. Ceci sera illustré par l’exemple des puces dédiées diagnostic des troubles du mouvement par l’analyse du liquide céphalo rachidien.
Une initiation aux surfaces fonctionnalisées par des objets nanoluminescents sera proposée sous forme d’analyse d’articles. La question du diagnostic avec de telles surfaces sera investiguée (nanoparticules sensibles vs molécules sensibles). Les nano-objets présentés pourront faire écho à ceux présentés en seconde partie du module (voir plus bas).
Enfin un séminaire sur l’imagerie de métabolites et une visite seront proposés. Un Séminaire sur la microfluidique par un intervenant EUGLOH (Lund) sera donné.

Volet thérapie : molécules et nanoagents contre le cancer
L’objectif est de mettre à profit les connaissances des étudiants acquises les semestres précédents pour comprendre l’élaboration de molécules ou nanoagents pour la thérapie du cancer. Cette partie portera sur des aspects variés et se fera sous forme de séminaires donnés par des chimistes, physico-chimistes ou biochimistes. Ils porteront notamment sur :

Les « drugs delivery » (la délivrance de médicaments) pour le cancer ; L’élaboration de nanoparticules radioamplificatrices ; La radio immunothérapie

Une visite de start up sera proposée.

L’objectif principal de cette UE serait d’illustrer la relation étroite qui existe entre la chimie, la physico-chimie et la santé.

Enseignement avec cours magistraux. Des formats non conventionnels seront aussi présents : projets, séminaires, 2 visites.

Documents pédagogiques disponibles sur e-campus.

L’unité d’enseignement requiert des notions élémentaires de spectroscopie (absorption UV-Vis, fluorescence) et d’électrochimie (loi de Nernst). Aucun prérequis n’est demandé en biologie. Les étudiants doivent être familiers avec la démarche expérimentale et l’analyse de données physico-chimiques.

Introduction des notions de biologie nécessaires (protéines, ADN, éléments de biologie cellulaire)
Absorption UV-Vis : Qu’elles sont les informations qu’on peut obtenir sur une macromolécule avec son spectre d’absorption.
Fluorescence :

Applications de la fluorescence en biologie de la macromolécule (structure, fonction) à la cellule (imagerie de fluorescence, dynamique et interaction des protéines ; physicochimie du milieu cellulaire) Capteurs, dispositifs analytiques

Electrochimie :

Compréhension des mécanismes de transfert d’électrons dans les molécules biologiques (introduction à la voltamétrie cyclique) Capteurs électrochimiques Application en biologie cellulaire (microélectrodes, microscopie électrochimique)

Travaux pratiques

Manip1 : Fonctionnement d’un capteur à glucose pour le suivi du diabète Manip2 : Suivi de la production de radicaux libres et activité superoxyde dismutase Manip3&4 : Etude expérimentale et théorique de chromophores de protéines fluorescentes de la famille des GFP

Manip5 : Observation des interactions protéines-protéines en cellule vivante par FRET.

Rendre compte d’expériences menées. Elaborer des hypothèses.

L’enseignement se déroule au semestre 6. Il comprend 9 h de cours/TD intégrés et 13,5 h de travaux pratiques en présentiel. L’effectif est limité à 15 étudiants. L’enseignement combine cours magistraux, TD intégrés et expérimentations en laboratoire. Les étudiants sont impliqués dans l’analyse et la discussion de leurs résultats. L’évaluation repose à parts égales sur un examen final et les comptes rendus de TP (50/50). Les séances privilégient l’interactivité et l’approche par problèmes concrets. Les supports de cours et les articles récents sur la biophysique expérimentale sont fournis par les enseignants.

Miomandre F., Sadki S., Audebert P., Méallet-Renault R. Électrochimie – Des concepts aux applications, Éd. Dunod. et Ouvrages de biochimie structurale et de spectroscopie appliquée aux biomolécules.

Bases de cristallographie et structure des solides
Bases d'atomistiques
Bases d'électrochimie et oxydo-réduction

Cours/TD :
1. Contexte 1.1 Les différentes sources et formes d’énergie 1.2 Changement climatique et transition énergétique
2. « Solaire » 2.1 L’effet photoélectrique : fonctionnement d’une cellule solaire 2.2 Technologies actuelles et futures : matériaux, méthodes de fabrication 2.3 Recyclage
3.  « Conversion et stockage électrochimique de l’énergie » 3.1 L’hydrogène comme vecteur énergétique (modes de production et de stockage) 3.2 Stockage et conversion électrochimique (batteries, supercondensateurs…)
TP :
projets expérimentaux sur plateforme (hydogène, batteries)

1. Comprendre la place des matériaux dans la transition énergétique 
2. Comprendre les principes de fonctionnement d’un panneau solaire et les enjeux en termes de fabrication et de matériaux 
3. Connaître les technologies clés de la filière hydrogène 
4. Connaître le principe de fonctionnement et les matériaux utilisés dans les batteries

L'enseignement combinera des cours/TD "classiques", des projets expérimentaux sur plateforme, et du travail personnel sous forme de projet de recherche bibliographique.

Documents pédagogiques disponibles sur e-campus et bibliographie donnée en séance.

Chimie physique et analytique niveau L2, Chimie des solutions niveau L2, Chimie Organique niveau L2.

Contenu théorique :
    1. Introduction à la photophysique et à la photochimie
        1.1.  Introduction 
            1.1.1. Bref historique
            1.1.2. Nature de la lumière 
            1.1.3. Interaction lumière-matière
        1.2.  Etats excités et spectroscopies
            1.2.1. Rappels sur les états d’énergie : diagramme de Perrin-Jablonski
            1.2.2. Spectroscopie électronique
            1.2.3. Spectroscopie des molécules organiques (alcènes, diazo, carbonyles, aromatiques)
            1.2.4. Processus de relaxation et propriétés des états excités

    2. Quelques grandes réactions photochimiques et leurs applications
        2.1.  Les réactions de photoisomérisation 
            2.1.1. Introduction
            2.1.2. Cas des alcènes 
            2.1.3. Cas des composés azoïques
            2.1.4. Applications
        2.2.  La photochimie des carbonyles excités
            2.2.1. Introduction
            2.2.2. Réactions de photocycloadditions [2+2]
            2.2.3. Réactions de Norrish 
            2.2.4. Applications

Contenu pratique : 
    1. Travail expérimental et bibliographique en équipe sur une des problématiques de photophysique/photochimique proposées
    2. Visite de la plateforme photochimie organique de l’ICMMO
    3. Présentation de l’appareillage spécifique à la photophysique/photochimie

S’initier aux processus induits par la lumière : Principes fondamentaux de la photochimie et de la photophysique. Comprendre et détailler les principales réactions de composés chimiques dans un état excité. Etudier et mettre en œuvre expérimentalement des phénomènes ou réactions induits par la lumière et savoir en présenter les conclusions et perspectives.

Organisation :
Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et visite d’un laboratoire de Recherche.
Mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, tests en ligne).
Contrôle des connaissances :
Interrogations en TD, examen écrit, présentation orale et compte rendu/rapport écrit.

P- Photophysique et Photochimie : des fondements aux applications ; J. Delaire et al., EDP Sciences (2016)
 - Modern Molecular Photochemistry; N. J. Turro, University Science Books (1991)
 - Invitation à la fluorescence moléculaire ; B. Valeur, de Boeck Université (2004)
 - Méthodes et techniques de la chimie organique, D. Astruc (Chapitre 7) Presses Universitaires de Grenoble (1999)
 - Principles and Applications of Photochemistry; B. Wardle, Wiley (2009)

Cette UE nécessite quelques prérequis : il est recommandé d’avoir des notions de base sur les systèmes colloïdaux et les émulsions, ainsi qu’une connaissance générale des principales familles de substances naturelles (huiles essentielles, extraits végétaux, etc.).

Cet enseignement consiste en une introduction à la cosmétologie et à ses diverses applications. Le plan de cours est le suivant :La réglementation
•        Les formes cosmétologiques
•        Les matières premièresQuatre séances de Travaux Pratiques pour illustrer des notions abordées en cours sont proposées :
•        Préparation d’une lotion ainsi que d’une eau micellaire démaquillantes
•        Préparation d’une crème cosmétique hydratante
•        Préparation d’un dentifrice
•        Formulation d’un vernis à ongles sensibles aux UV
Enfin,  un projet personnel réalisé en binôme sera proposé aux étudiants, il consistera en la préparation d’un produit cosmétique au choix répondant à des problématiques actuelles.

•        Formulation et développement
•        Les produits cosmétiques

Cet enseignement constitue une introduction à la formulation de produits cosmétiques. Il vise à familiariser les étudiants avec les principales stratégies employées dans l’industrie cosmétique pour concevoir et développer des produits destinés à un usage quotidien.

L’UE est organisée autour de cours magistraux, de travaux pratiques en laboratoire et d’une présentation de projet permettant de mettre en application les notions abordées.

Aubry J.-M., Sebag H., Formulation cosmétique — Matières premières, concepts et procédés innovants, EDP Sciences, 2006. vecteurs d’actifs et produits finis. Couteau C., Coiffard L., La formulation cosmétique à l’usage des professionnels et des amateurs, Moniteur des pharmacies, 2014. Pensé-Lhéritier A. (coord.), Conception des produits cosmétiques : La formulation (3e éd.), Cosmetic Valley, 2022.

Les nanosciences et les nanotechnologies forment aujourd’hui un secteur stratégique de la recherche au carrefour de plusieurs disciplines (physique, chimie, biologie…). Cet enseignement est une introduction aux nanosciences en chimie.Il a pour objectif de sensibiliser les étudiants aux problèmes spécifiques liés à l’élaboration, à l’étude et aux propriétés des objets de taille nanoscopique.
Le cours porte sur les principales stratégies mises en œuvre pour l’élaboration d’objets organiques, inorganiques et carbonés de taille nanoscopique (polymères organiques, polymères inorganiques, fullerènes et nanotubes de carbones). Il présente aussi les effets de taille sur les propriétés des objets ainsi que les problèmes de caractérisation liés à leur taille, les problèmes de toxicité et leurs applications dans divers domaines.
Deux séances de Travaux Pratiques pour illustrer des notions abordées en cours sont proposées :
-Synthèse de nanoparticules magnétiques d’oxyde de fer de taille contrôlée - Ferrofluides
-Synthèse de billes de latex par polymérisation en émulsion

Cet enseignement est une introduction aux nanosciences en chimie. Il a pour objectif de sensibiliser les étudiants aux problèmes spécifiques liés à l’élaboration, à l’étude et aux propriétés des objets de taille nanoscopique.

L2 physique, chimie ou interface physique chimie.

Renforcements disciplinaires en physique et chimie de niveau terminale spé physique chimie à L3 physique et chimie, réalisation de travaux pratiques
Physique : mécanique, thermodynamique, optique, ondes et signaux, électromagnétisme, introduction à la physique quantique
Chimie : structure de la matière, chimie du solide, thermodynamique chimique, transformations nucléaires, transformations en solutions aqueuses et transformations organiques

Maîtriser les concepts disciplinaires au programme du concours du CAPES de physique chimie pour les épreuves écrites et orales, s’initier à la mise en œuvre et à l’exploitation de dispositifs expérimentaux à des fins pédagogiques.

Notions sur les orbitales atomiques et moléculaires, notions de calcul matriciel, notions d’algèbre.

La partie théorique du cours portera sur les concepts fondamentaux de la chimie quantique moléculaire, avec un accent particulier sur les surfaces d’énergie potentielle, tant pour l’état fondamental que pour les états électroniques excités. Nous utiliserons ensuite des logiciels de calcul quantique pour prédire et simuler diverses propriétés et processus moléculaires, tels que les géométries d’équilibre, les états de transition ou encore les énergies d’interaction.

Ce cours a pour objectif de fournir une introduction   aux calculs et simulations en chimie quantique moléculaire, à l’aide de logiciels en libre distribution avec application à des systèmes modèles.

Avoir suivi la première partie du SPOC entreprise 360 en L1 ou le rattraper le cas échéant en parallèle de la deuxième partie du SPOC en L3

L’UE PPEI-Management de projet en équipe vise à développer les compétences des étudiants en gestion de projet et à leur donner des clés pour leurs futures insertions professionnelles.
 La méthodologie suivie est semblable à celle d'un Projet d’Entreprise avec des étapes successives qui vont de la définition d’un projet et de l’établissement de son cahier des charges à sa réalisation en passant par des étapes de planification et de rendus intermédiaires.
 A travers ces projets, les étudiants découvriront les autres compétences au sein du groupe, apprendront à s’appuyer sur les autres membres de l’équipe afin de dégager les complémentarités et synergies éventuelles pour la réussite de leur projet.
 A l'issue d’une présentation générale du contenu et des objectifs du module, chaque étudiant choisit un thème qui constitue son projet à réaliser en équipe de 6 à 7 personnes. L’équipe sera amenée à expliciter clairement ses objectifs collectifs et ses règles de fonctionnement. Ce point sera abordé très tôt en début de projet de façon à s’assurer de l’efficacité de fonctionnement de l’équipe.
 De façon générale, un projet est découpé en une phase de conception et plusieurs cycles de réalisation qui se terminent chacun par des présentations bilans indiquant les avancées du projet et les livrables atteints.
 Outre l’aspect partie projet, l’UE inclut la seconde partie du SPOC Entreprise 360 du PPEI (première partie suivie en L1). Il vise à sensibiliser les étudiants à la création d’entreprise et au rôle joué par l’Etat dans son développement.

L’UE Management de Projet en Équipe (MPE) amènera l’étudiant à concevoir un projet avec comme objectifs majeurs d’apprendre (1) à organiser son travail au sein d’un groupe et (2) à s’intégrer dans un groupe et y trouver sa place. Il s’agit d’un élément clé de sa future insertion professionnelle.

En début d’année, la méthodologie de travail, les attendus de l’UE et les thèmes généraux des projets sont présentés en amphi (1h). Cela permet aux étudiants de faire leur choix de thème.
 Une seconde présentation (1h) détaille ensuite les projets à réaliser dans chacun des thèmes : les étudiants peuvent alors se positionner sur un projet en particulier.
 Deux séances (2*1h30) encadrées par des professionnels du monde de l’entreprise sont dédiées à la prise en main de la méthode type « méthode agile » pour un travail efficace en équipe.
 Deux cycles de construction du projet (20h chacun) sont réalisés en s’appuyant chacun sur une planification rigoureuse du travail et de deux présentations : l’une de la méthode de travail de l’équipe et l’autre de l’avancement scientifique du projet.
 A l’issu des deux cycles, la ou les réalisations des étudiants sont présentées sous diverses formes : exposition, soutenance, stand, film, expérience…
 L’évaluation est réalisée tout au long du semestre sur la base de la participation de chacun au travail de l’équipe, de la méthode de travail adoptée et réalisée, de la qualité des présentations intermédiaires et du rendu final répondant au cahier des charges.
 Enfin, 8h (4*2h) sous forme de cours en ligne sont dédiées au SPOC Entreprise 360 évalué au fil des séances et lors d’une épreuve finale.

Compétences préprofessionnelles
Travailler en équipe : s’intégrer, se positionner, collaborer, communiquer et rendre compte

Compétences transférables
S’organiser, gérer son temps et ses priorités
Faire preuve d’initiative
Mobiliser les informations pertinentes et les mettre en forme
Construire et développer une argumentation
Faire preuve d’esprit critique
Respecter la syntaxe et l’orthographe
Construire un exposé adapté à l’objet et au public
Prendre la parole

L2 physique, chimie ou interface physique chimie

- travaux pratiques en physique ou en chimie - suivant le choix de la majeure et de la mineure - pour préparer l’épreuve 1 des oraux du Capes, portant sur les capacités expérimentales et l’expression orale
- travaux en groupe pour préparer l’épreuve 2 des oraux du Capes portant sur les motivations, valeurs de la République, et sur « se projeter dans le métier de professeur »

Préparation épreuves orales du concours du CAPES de physique chimie
- savoir mettre en œuvre et exploiter des dispositifs expérimentaux à des fins pédagogiques
- savoir expliciter sa motivation, se projeter dans le métier de professeur et connaitre les valeurs de la république

TD et TP avec évaluation écrite et orale (compte-rendus de TP, présentation d’oraux blancs)

Attendus de l'UE Langue-Anglais3 : Niveau B2 minimum dans les 5 compétences linguistiques.

ANGLAIS DE SPÉCIALITÉ. Cette UE s'inscrit dans la continuité de l'UE Langue-Anglais2 tout en introduisant un
travail sur la langue de spécialité (scientifique et/ou de l'entreprise) : on prolongera l'approche actionnelle dans les 5 compétences (compréhension orale et écrite, expression écrite, expression orale en continu et en interaction) à partir de thèmes choisis selon la filière (interaction à travers de documents écrits et/ou audiovisuels centrés sur une problématique et un scénario de communication). La communication interculturelle pourra être abordée dans le cadre du cours.

Le travail se fera par groupes de niveau.

Attendus de l'UE Langue-Anglais4 : Niveau B2+/C1 dans les 5 compétences linguistiques.

ANGLAIS DE SPÉCIALITÉ. Cette UE s'inscrit dans la continuité de l'UE Langue-Anglais3 et le travail sur la langue de spécialité (scientifique et/ou à visée professionnelle) : on prolongera l'approche actionnelle dans les 5 compétences et on s'attachera à la préparation de l'étudiant aux différentes tâches liées à son activité scientifique telles que la rédaction d'un compte rendu d'expérience, le commentaire d'un graphique, la desciption d'un processus mais aussi à son insertion dans le monde professionnel : rédaction d'un CV ou d'une lettre de motivation en vue d'un stage... On proposera une initiation au débat ainsi qu'un entraînement à la certification CLES 2.

Le travail se fera par groupes de niveau.

Introduction et/ou rappel des outils mathématiques indispensables en : Thermodynamique et Cinétique Chimique, Cristallographie, Symétrie et Chimie Quantique. Nombres complexes, applications aux relations trigonométriques.
Dérivation ; dérivation en chaîne, dérivation de fonction réciproque, développement de Taylor.
Intégration de fonctions d’une variable.
Fonctions de plusieurs variables ; représentations dans l’espace, dérivées partielles, différentielles totales, changements de variables et intégrales multiples.
Résolutions des équations différentielles, équations couplées.
Déterminants et matrices ; algèbre matricielle, valeurs et vecteurs propres.

Formaliser un problème de chimie en language mathématique, comprendre la signification physique des termes mathématiques, utilisation d'outils mathématiques dans un contexte chimique, analyser un résultat (unité, sens physique, limites), appropriation des outils mathématiques, construire un raisonnement en 1, 2 ou 3 étapes.

Ce module se déroulera au début du premier semestre sous forme de TD et d'un travail sur un projet.

Représentation des molécules (semi-développée, topologique), calcul des insaturations, connaissances des effets électroniques.
Spectrométrie de masse: rupture homolytiques et hétérolytiques, fragmentations en impacts électroniques pour les cétones, aldéhydes, amines, alcools.
Spectroscopie RMN: connaissances sur les observables (déplacement chimique, couplage scalaire, intégration), notion sur le spin nucléaire, connaissance de l'équivalence chimique et magnétique, lecture des tables RMN, analyse de système de spins simples (AX) du premier ordre.

Spectroscopie RMN 1H : Spin nucléaire. Déplacement chimique, intégration; relation avec la structure (effets électroniques, d'anisotropie, intermoléculaires) Couplage scalaire ; valeurs des constantes de couplage scalaire et structure moléculaire. RMN du premier et du second ordre. Systèmes de spins : AB, AX, ABX, AMX, AA’BB’, AA'XX'. Découplage chimique et radiofréquence.

Spectrométrie de masse : Eléments d'un spectromètre de masse, lecture d'un spectre de masse, sources d'ionisation (IE, IC et ESI), choix d'une source adaptée à l'échantillon et à l'analyse, fragmentations des dérivés carbonylés.

Analyse structurale de molécules organiques par spectroscopie RMN 1H et spectrométrie de masse

Introduction à la Résonance Magnétique Nucléaire : avec 204 illustrations en couleurs, Serge Akoka chez Ellipses; 2022. ISBN : 9782340073265
Spectrométrie de masse, 3ème éditions, Hoffmann et Stroobant chez Dunod. ISBN 978-2-10-049449-1

Modules de chimie organique du L1 et du L2

Isomérie-stéréoisomérie (niveau 2) :
Analyse conformationnelle
Décrire les interactions déstabilisantes dans des cyclohexanes et dérivés (interaction butane gauche) 
Détermination des enthalpies libres des équilibres conformationnels pour les cyclohexanes poly substitués, y compris décalines et acétals cycliques

Stéréoisomérie - chiralité :
Chiralité, pouvoir rotatoire, énantiomérie, diastéréoisomérie
Activité optique en absence de carbones asymétriques (chiralité axiale) Exemples des allènes, spiranes, hémispiranes, etc.
Notions de prochiralité et topicité (groupements homo- énantio- ou diastéréotopes, face Si, face Ré, groupements Pro R, Pro S) 

Réactions de substitution nucléophile et beta-élimination (niveau 2) :
Groupes partants : dérivés halogénés et activation de la fonction alcool (OTs, OMs, etc)
SN1 et SN2 : influence de la structure du substrat et des conditions expérimentales (effets de solvant, de groupes partants, participation du groupe voisin (assistance anchimérique))
beta-éliminations E1, E2 et E1cb ; compétition E1/E2/E1cb et SN/E et élimination d’Hoffmann

Alcynes :
Généralités, définition, nomenclature, et propriétés 
Préparations des alcynes et leur réactivité
Réactions de réduction (H2, boranes, LiAlH4, …) ; d’addition (X2, HX,  H2O/H+, …) et cycloaddition.
Réaction des alcynures : (substitution, addition, ...)

Pratiques de laboratoire :
Maîtrise des techniques générales expérimentales en chimie organique. (séparation, purification, analyse).
Synthèse de composés organiques en appliquant un protocole adapté.
Utilisation de verrerie adaptée et conditions expérimentales pour des transformations simples ou plus complexes.

OAV 1 : Approfondir les connaissances en isomérie et stéréoisomérie
OAV 2 : Maîtriser les réactions de substitution nucléophile et de beta-élimination
OAV 3 : Décrire la synthèse et la réactivité des alcynes
OAV 4 :  Mettre en place la synthèse de composés organiques, les isoler, les purifier et caractériser.

Enseignements avec cours magistraux et travaux dirigés. Mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques, documents de cours et TD, annales de partiels et d’examens.

Traité de Chimie Organique, Vollhardt, Schore, de boeck
Chimie Organique, Clayden, Greeves, Warren, Wothers, de boeck

Chimie Organique, Chimie atomistique, Liaison chimique

Le cours s’articule autour de 5 chapitres illustrés par des exercices d’application :
 I - Définitions (Notions de base, Masse molaire, Isomérie, Architecture, Copolymères, Classification)
 II - Polycondensation/polyaddition (Définitions, Classification, Polycondensats monodimensionnels, Polycondensats tridimensionnels)
 III - Polymérisation en chaînes (Généralités, Synthèse radicalaire)
 IV - Structures (Configuration, Conformation, Interactions macromoléculaires, Assemblages des chaînes)
 V - Propriétés (Masse volumique, Thermique, Mécanique, Classification des polymères selon leur utilisation)
 4 TPs sont proposés :
 - Synthèse de l’alcool polyvinylique et étude des propriétés physico-chimiques du slime 
 - Synthèse d’un copolymère greffé amidon-poly(acrylate de potassium)
 - Copolymérisation en suspension du styrène et du divinylbenzène 
 - Préparation de particules de nylon

Acquérir des notions de base indispensables à la Science des Polymères.
 Savoir écrire la formule chimique d'un polymère, connaître les principales voies de synthèse des polymères.
 Comprendre pourquoi à partir d'une formule chimique donnée, il est possible d'obtenir des propriétés mécaniques, thermiques et/ou spécifiques aussi variées.

Cours, TD et TP en présentiel. Examen final de 2h, comptes rendus de TP

- La polymérisation Principes et applications 3ème ed. George Odian, Polytechnica, Paris, 1994
 - Chimie des polymères Synthèses, réactions, dégradations Vol. 13 du Traité des matériaux, J.-P. Mercier, E. Marechal, Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne, 1996
 - Chimie et physico-chimie des polymères, M. Fontanille, Y. Gnagnou, Dunod, Paris, 2002

UE Chimie Organique Avancée du S5

Préparation et réaction des composés organométalliques

Organomagnésiens, organolithiens, organocuprates et organozinciques, préparation et propriétés.

Réactions des dérivés carbonylés (aldéhydes et cétones)

Additions nucléophiles (organométalliques, alcools, amines et analogues, hydrures, acide cyanhydrique, addition-1,4, phosphoranes - réaction de Wittig)

Propriétés de l'acidité en alpha du carbonyle (alkylation, aldolisation inter- et intramoléculaire, bromation)

Oxydation (Bayer-Villiger)

Réactivité des imines et amination réductrice

Réactions des dérivés carboxylés (acides carboxyliques et dérivés)

Alkylation des carboxylates, estérification, hydrolyses acide et basique des dérivés d’acide, décarboxylation des beta-cétoacides, réactions de Claisen et Dieckmann. Synthèse malonique.

Réactions des amines,

Activation de la fonction acide, agent de couplage et diazométhane.

Réactions de transpositions

Réarrangements de carbocations (Wagner-Meerwein, pinacolique) ; Réarrangements de Beckmann et de Curtius (et analogues).

OA 1 : Maîtriser la réactivité des composés carbonylés et carboxylés, de leur préparation à leur utilisation en synthèse organique multiétape.

OA 2 : Approfondir les connaissances sur les composés organométalliques de métaux de transition les plus courants.

OA 3 : Réaliser une réaction chimique en utilisant un protocole expérimental donné - rédaction d’un cahier de laboratoire.

Enseignements avec cours magistraux et travaux dirigés. Mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques, documents de cours et TD, annales de partiels et d’examens.

Traité de Chimie Organique, Vollhardt, Schore, éditions de Boeck

• Chimie Organique, Clayden, Greeves, Warren, Wothers, éditions de Boeck
• Chimie Organique, les grands principes, J. Mc Murry ; éditions Dunod
• Le cours de Chimie Organique, J. Maddaluno ; éditions Dunod

Cette UE s’adresse à des étudiants ayant acquis les bases de la thermodynamique en L1 et L2. Une bonne maîtrise des concepts d’équilibre chimique, de potentiel chimique et de transformations énergétiques est indispensable.

Le cours s’articule autour de quatre grands chapitres :
I. Grandeurs molaires partielles et potentiel chimique.
II. Lois de Raoult et de Henry, solutions idéales et réelles.
III. Diagrammes binaires liquide/vapeur : azéotropes, miscibilité, distillation.
IV. Diagrammes binaires solide/liquide : eutectiques, composés définis, élaboration de matériaux.
Des études de cas expérimentales et des exercices d’application complètent ces thèmes.

L’UE vise à approfondir l’application du potentiel chimique aux corps purs et aux mélanges et solutions non électrolytiques. L’étudiant doit être capable d’interpréter et de construire des diagrammes binaires (liquide-vapeur et solide-liquide), d’en déduire les compositions et les équilibres de phases. L’accent est mis sur l’autonomie, l’esprit critique et la transposition à des situations concrètes.

L’enseignement comprend 9 h de cours magistral, 13 h de TD et de quelques heures balisées de projet en autonomie. L’évaluation combine un contrôle continu (QCM + projet) et un examen final écrit. Les projets sont réalisés en groupe (max. 5 étudiants) et aboutissent à une capsule vidéo évaluée par les pairs et par les enseignants. L’UE se déroule au premier semestre de L3. Le cours repose sur une approche active : polycopié à compléter en direct avec l’enseignant, participation en cours via sondages en direct, corrections d’exercices par les étudiants en TD. Le projet de fin d’UE permet d’articuler théorie et pratique autour d’un sujet concret. L’évaluation valorise la rigueur scientifique, la qualité de la communication et la démarche expérimentale.

- Thermodynamique chimique. Brénon-Audat Ed. Hachette Supérieur
- H-Prépa Thermodynamique chimique, 2de année, PC-PC*, Hachette livre
- Les nouveaux précis Bréal, Thermodynamique Matériaux PC, J. Mesplède, Bréal édition

Notions sur les orbitales atomiques et moléculaires, notions de calcul matriciel, notions d’algèbre

I - Opérations et éléments de symétrie. Groupes ponctuels de symétrie.

 II - Représentations irréductibles et réductibles 

III - Applications : orbitales moléculaires de symétrie, méthode des fragments  

IV - Produit direct. Applications : règles de sélection en spectroscopie UV Visible et en spectroscopie vibrationnelle (approximation harmonique)

Déterminer le groupe de symétrie d'une molécule en analysant les éléments de symétrie Construire des représentations associées à des ensembles d’OA et à des vecteurs déplacements en coordonnées cartésiennes Déterminer les représentations irréductibles associées à des représentations réductibles Reconnaître la symétrie d’ OM Utiliser les règles de sélection pour prévoir l’activité de modes normaux en spectroscopie IR et Raman et des transitions électroniques en spectroscopie UV Visible

Cours, TD en présentiel. Tests sur eCampus pour évaluer la compréhension du cours. controle continu sous forme de QROC sur eCampus.

A. La théorie des groupes en chimie », F Volatron et P Chaquin, deBoeck. B. Molecular symmetry and group theory », R. Carter, Wiley. C. Cotton, Chemical Applications of Group Theory D. Introduction à la chimie quantique », Chapitre 10 , C. Leforestier, Dunod.

Orbitales atomiques, Orbitales moléculaires de diatomiques et de petites molécules, Méthode de Hückel simple et étendue, Théorie des groupes

I. Description de la structure électronique : mise en perspective des différentes approches
Concept de surface d'énergie potentielle
II. Géométries d’équilibre
Orbitales molévulaires et calculs de structure électronique
Systèmes ?, hyperconjugaison, diagrammes de corrélation, règle de la HO
III. Spectroscopie électronique
Effet de la conjugaison dans les systèmes ? sur les transitions électroniques, transitions optiques permises et interdites (exemple sur H2CO)
IV. Réactivité
Réactions électrocycliques, méthodes des Orbitales Frontières (application aux cycloadditions)

Construire le diagramme d’OM d’une molécule polyatomique par la méthode des fragments
Interpréter et prédire la réactivité d'une molécule en utilisant sa structure électronique
Interpréter et prédire les caractéristiques spectroscopiques d'une molécule en utilisant la structure électronique et les règles de sélection

• Structure électronique des molécules (tomes 1 et 2), Y. Jean et F. Volatron (Dunod)
• Eléments de chimie quantique à l'usage des chimistes, J-L. Rivail (EDP Sciences)
• Introduction à la chimie quantique, P. Hiberty et Nguyen Trong Anh (Ellipses)
• Traité de Chimie Organique, P. Vollhardt et N. Schore (de Boeck)

Notions de calcul vectoriel et matriciel, notions d’équations différentielles simples, orbitales atomiques et moléculaires

I – Introduction aux concepts et au formalisme de la mécanique quantique moléculaire Mécanique quantique, fonction d’onde, équation de Schrödinger, formalisme bra-ket, interprétation physique, opérateurs, postulats fondamentaux et systèmes modèles. 
II – Description quantique des atomes à faible nombre d’électrons
Unités atomiques, opérateurs de Coulomb et Hamiltonien, choix des coordonnées, séparation des variables radiale et angulaire.
III – Fondements des méthodes de résolution de l’équation de Schrödinger indépendante du temps. Méthode variationnelle, théorie des perturbations, approche par grille, études avec les méthodes de Slater et de Hückel étendue.
IV – Calculs quantiques appliqués aux systèmes moléculaires Hamiltonien moléculaire, approximation de Born-Oppenheimer, courbes d’énergie potentielle, états vibrationnels.
V – Le spin et la fonction d’onde électronique. Expérience de Stern-Gerlach, fonction d’onde pour des fermions et introduction aux déterminants de Slater.

Utiliser le formalisme de la mécanique quantique pour décrire la structure électronique des atomes et des molécules simples. Connaître les bases de la structure électronique moléculaire, notamment : (I) la détermination des orbitales moléculaires, cadre CLOA, et de la configuration électronique d’une molécule à l’aide de la méthode de Hückel étendue ; (II) les principes de la méthode de Hartree-Fock ; (III) l’extraction d’informations à partir de calculs élémentaires de chimie quantique. Comprendre l’approximation de Born-Oppenheimer, le concept de courbes et surfaces d’énergie potentielle, ainsi que les notions fondamentales liées aux vibrations moléculaires.

L’UE s’organise autour de cours, de TD et de séances pratiques TD sur ordinateur (appliquettes et logiciel de chimie quantique.

- Chimie-Physique, P. Atkins et J. de Paula, Edition de Boeck.
- Introduction à la Chimie Quantique, C. Leforestier, Edition Dunod.
- Structure de la matière, atomes, liaisons chimiques, M. Guymont, Edition Belin.
- Structure électronique des molécules, Y. Jean et F. Volatron, Edition Ediscience.
- Introduction à la théorie quantique, M. Desouter-Lecomte, Y. Justum et X. Chapuisat, Edition Ellipses

L’unité d’enseignement requiert des connaissances solides en Chimie des solutions et les bases de la Thermodynamique chimique.

Cours / TD : notion et applications de potentiel chimique, potentiel électrochimique, potentiel absolu et potentiel relatif d’électrode ; concept de coefficient d’activité et de force ionique, application de l’équation de Debye-Hückel ; établissement et applications de l’équation de Nernst ; piles et accumulateurs : force électromotrice et effet de la température ; pile de concentration ; diagrammes E=f(pH) ; jonction liquide en régime stationnaire: potentiel de jonction ; transport de masse (diffusion, migration, convection) et son influence dans la réponse électrochimique ; courbes I=f(E) : systèmes électrochimiques rapides ; migration : conductivités spécifique, molaire et équivalente ; loi de Kohlrausch ; nombres de transport. TP : influence de force ionique sur la solubilité ; diagramme E=f(pH) du fer ; courbes I=f(E) d’un complexe de fer.

Etre capable de prédire le sens d’une réaction redox et de décrire le fonctionnement d’une pile. Savoir appliquer l’équation de Nernst et les équations de Debye-Hückel. Etre capable d’établir et d’interpréter un diagramme E=f(pH), ainsi qu’une courbe I=f(E).

L’enseignement représente 3,5 ECTS et se déroule au semestre 5. Il comprend 10,5 h de cours, 14h de TD (en groupes d’un maximum de 30 étudiants), pendant lesquels il y a quelques séances de QCM, et 7 h de travaux pratiques en présentiel. L’enseignement combine cours magistraux, TD et TP en laboratoire, ainsi qu’une expérience virtuelle avec visualisation d’un film et accès à des données expérimentales en ligne. L’évaluation repose sur 2 épreuves écrites à poids égal (2x0.35), complétée par une note de contrôle continu basée sur les comptes rendus de TP (0.225) et les résultats des QCM (0.075). Des supports de cours et les articles récents sur la biophysique expérimentale sont fournis par les enseignants.

1) « Electrochimie : des concepts aux applications », F. Miomandre, S. Sadki, P. Audebert, R. Méallet-Renault, 4ème édition, Dunod, 2019; 
2) « De l’Oxydoréduction à l’Electrochimie », Y. Verchier, F. Lemaître, Ellipses, 2006; 
3) « Electrochimie physique et analytique », H.H. Girault, 2ème édition, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 2012