L2 Interface Physique-Chimie

Chimie de la L1 parcours BCST ou MPC

Définition d’un complexe et nature de l’interaction métal-ligand
  Le métal de transition : situation dans le tableau périodique, potentiel d’ionisation, description des orbitales d, énergie des orbitales de valence, configuration électronique
  Description des ligands : denticité, hapticité,…
  Description des complexes : Géométrie, décompte électronique, nomenclature, équilibre de complexation (constante de formation, effet chélate)
  Structure électronique des complexes dans le cadre du modèle de champ cristallin (symétrie octaédrique, tétraédrique, plan carré, effet Jahn-Teller, champ fort - champ faible, série spectrochimique)
Application du modèle du champ cristallin : explication de la couleur et des propriétés magnétiques de systèmes dilués (diamagnétisme, paramagnétisme)

Savoir décrire un complexe d’un métal de transition (savoir le représenter, le nommer et effectuer le décompte électronique des orbitales de valence)
Savoir représenter les orbitales d et trouver leur levée de dégénérescence dans différentes géométries dans le cadre du modèle de champ cristallin
Savoir interpréter le champ de ligand en fonction de la nature du métal et du ligand
Savoir exploiter la configuration électronique pour comprendre des données spectroscopiques simples ( absorption UV-visible , moment magnétique)

Enseignements avec cours magistraux et  travaux dirigés. Evaluation par 1 partiel et 1 examen terminal.

Chimie³ : introductiockn à la chimie inorganique, organique et à la chimie physique / Burrows, Holman, Parsons...et al. ; Ed. De Boeck

Chimie inorganique , Housecroft, Sharpe ; Ed De Boeck

Connaissances attendues :
 
  Connaitre la structure du noyau, 
  savoir écrire une configuration électronique, 
  connaitre les règles de remplissages des OA, 
  connaitre les structures de Lewis, 
  savoir faire une étude de fonction,
  connaitre les fonctions de base en mathématique (exponentielle, cosinus, sinus...)
  savoir faire un diagramme des niveaux d’énergie des électrons dans les atomes hydrogénoïdes et placer des niveaux d’énergie

I. Structure électronique des atomes
  1. Notions de chimie quantique : approximation de Born-Oppenheimer, équation de Schrödinger et fonctions d'onde électroniques, densité de probabilité, surfaces nodales
  2. Orbitales atomiques : atomes hydrogénoïdes et polyélectroniques via le modèle de Slater
II. Structure électronique des molécules
  1. Construction d'orbitales moléculaires
  méthode CLOA, application aux diatomiques homo- et hétéro-nucléaires, interactions à 2 et 3 OA, lien avec la théorie de Lewis
  2. Méthode des fragments
  construction du diagramme d'OM de petites molécules, comparaison de géométrie, règle de la HO, séparation des systèmes sigma et pi, nucléophilie et électrophilie, diagramme de corrélation
  3. spectroscopies et dissociations de petites molécules

• représenter les OA s,p,d (taille, direction, surfaces…)
• savoir établir l'écriture mathématique de fonctions d'onde
• identifier les propriétés de symétrie des OA/OM
• appliquer un modèle simple (type Slater) pour déterminer les énergies des OA d’un atome polyélectronique
• établir le diagramme d'OM de molécules simples
• analyser un diagramme d'OM « quelconque », identifier les OA et les OM 
• faire le lien entre un diagramme d'OM et une structure de Lewis
• déduire des propriétés physico-chimiques à partir d'un diagramme d'OM : polarité, caractère acide/base de Lewis, spectroscopie et états électroniques
• prédire la réactivité électrophile/nucléophile par l’observation de la HO et de la BV

Les cours seront magistraux, les travaux dirigés (TD) ainsi que les travaux pratiques (TP) auront lieu en petits groupes. Les TP se dérouleront en salle informatique.
Un accompagnement sous forme de petits exercices ou de QCM en ligne sera proposé avant chaque TD et en début de chaque cours pour mettre l’accent sur des points précis. Un TP en autonomie sera proposé pour la visualisation des OA.
L’UE sera évaluée grâce à une note d'exercice numérique continu, un compte-rendu de TP, un partiel et un examen.

• Structure électronique des molécules (tomes 1 et 2), Y. Jean et F. Volatron (Dunod)
 • Les cours de Paul Arnaud - Chimie Générale (7ème édition du cours de Chimie Physique), P. Arnaud, F. Rouquérol, G. Chambaud, R. Lissillour, A. Boucekkine, R. Bouchet, F. Boulc'h, V. Hornebecq (Dunod)
 • Chimie physique, P-W Atkins et Julio de Paula (de Boeck)
 • Traité de Chimie Organique, P. Vollhardt et N. Schore (de Boeck)

Chimie de la L1 (parcours PCST, BCST, LDD1 PC, LDD1 CSV ou tout autre parcours équivalent), Chimie du S3 de la L2 (parcours L2 Chimie, iPC, LDD2 PC, LDD2 CSV ou tout autre parcours équivalent)

1. Rappels : transformation de la matière et thermochimie.
2. Détermination de l’état d’équilibre d’une solution aqueuse : méthode de la réaction prépondérante.
3. Equilibres acide-base : calcul de pH dans des cas simples, diagramme de prédominance et de distribution des espèces en fonction du pH, solutions tampons. 
4. Equilibres de complexation : notions de base (complexe, ligand), nomenclature, constantes de formation et de dissociation, équilibres successifs, diagrammes de prédominance, prévision du sens d’échange de ligand ou de centre métallique, rôle acido-basique. 
5. Équilibres de précipitation-dissolution : notion de solubilité d’un composé ionique, produit de solubilité, solubilité et stœchiométrie des sels, condition de précipitation, domaine d'existence d'un solide, facteurs influençant la solubilité d'une espèce (effet d'ion commun, pH, complexation), précipitation sélective des cations métalliques en solution aqueuse.
6. Équilibres d’oxydoréduction : degré d'oxydation, couple redox, réaction d’oxydoréduction, notion d’une cellule électrochimique, fonctionnement d’une pile (pile Daniell), différents types d’électrode, potentiel d’oxydoréduction, approche empirique de la relation de Nernst, force électromotrice d’une pile et enthalpie libre de réaction, facteurs influençant le potentiel redox (précipitation, complexation, pH), potentiel standard apparent, introduction aux diagrammes potentiel – pH.
7. Analyse en solution aqueuse : diverses méthodes de dosage (direct, en retour, par étalonnage), équilibres chimiques et dosages (acide/base, redox, complexométrique, par précipitation), relation à l’équivalence, détection de l’équivalence (colorimétrie, conductimétrie, potentiométrie), choix d’un indicateur coloré, dosages simultanés et successifs, estimation de l’incertitude de la mesure lors d'un dosage.

1. Identifier le type de réaction en solution aqueuse à l’aide des données thermodynamiques.
Connaître les différents types de réaction en solution aqueuse. Savoir équilibrer les équations de réactions chimiques en solution.
2. Définir le sens d’évolution spontanée et l’état d’équilibre d’un système siège d’une réaction chimique.
Poser et vérifier les hypothèses simplificatrices  dans le but d’établir  la composition d’une solution aqueuse à l’équilibre. Prévoir l’état final d’une réaction à l’aide des données thermodynamiques.
3. Définir la composition chimique d’une solution aqueuse en fonction d’un paramètre du système.
Exploiter et établir un diagramme de prédominance, d’existence ou de distribution de différentes  espèces en solution.
4. Relier la composition d’une pile à la différence de potentiel à ses bornes.
Calculer le potentiel d’électrode à l’équilibre. Connaître les éléments constitutifs d'une pile. Construire une pile et identifier son fonctionnement.
5. Réaliser et analyser de manière critique un dosage en solution aqueuse en utilisant plusieurs méthodes.
Repérer l’équivalence par différentes méthodes. Exploiter les résultats expérimentaux pour déterminer la concentration d’une espèce dosée. Identifier et analyser les sources d’erreur, évaluer la précision d’un dosage. Comparer la pertinence relative d’une méthode de suivi d’un dosage. Réaliser un étalonnage. Suivre les règles d'hygiène et de sécurité. Connaitre et savoir utiliser le matériel de base du laboratoire chimique.
6. Savoir retrouver une grandeur thermodynamique à partir d’un dosage en solution aqueuse.
Exploiter une courbe de dosage pour déterminer une valeur expérimentale d’une constante thermodynamique. Modéliser une courbe de dosage dans un cas simple.

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, exercices WIMS). Interrogations en TD,  partiel et examen final.

1. Chimie analytique. D. A. Skoog, D. M. West, F. J. Holler. Traduction et révision scientifique de la 7ème  édition américaine par C. Buess-Herman, J. Dauchot-Weymeers et F. Dumont. De Boeck, 2006.
2. Chimie physique. P. W. Atkins, J. De Paula. Traduction de la 9ème édition américaine par J. Toullec. De Boeck, 2013.
3. Chimie Tout-En-Un MPSI-PTSI. B. Fosset. Collection : j'intègre tout-en-un. Dunod, 2004. 
4. Exos Résolus - Prépas Chimie PCSI. J. Calafell, B Champin, B. Durand, D. Nogue, J.-B. Rote, D. Vivares. Hachette Éducation, 2015.
5. De l’oxydoréduction à l’électrochimie. Y. Verchier,  F. Lemaître. Ellipses, 2006. 
Tout autre ouvrage de niveau Licence sur le programme détaillé ci-dessus.

Chimie de la L1 parcours BCST ou MPC

1- Rappels sur acidité et basicité - 2- Généralités sur les mécanismes réactionnels, diagramme énergétique d'une réaction - 3- Réactivité chimique, caractère nucléophile/électrophile d'une espèce chimique - 4- Réactions de substitution nucléophile (ordres 1 et 2) - 5- Réactions d'élimination (ordres 1 et 2) - 6- Alcènes et alcynes- 7- Dérivés carbonylés, aldéhydes et cétones, réactifs de Grignard. 

TRAVAUX PRATIQUES : Synthèse organique (une étape réactionnelle) suivie de purification et analyses.

Maîtriser les mécanismes simples utiles en synthèse organique - Acquérir les notions de réactivité des fonctions principales de la chimie organique.

Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés et travaux pratiques. Evaluation par un partiel, un examen terminal et une note de TP.

Maxi Fiches de chimie organique, E. Chelain, N. Lubin-Germain, J. Uziel ; éditions Dunod - Chimie organique, les grands principes, J. McMurry ; éditions Dunod - Chimie organique. Généralités, études des grandes fonctions et méthodes spectroscopiques; N. Rabasso ; éditions de Boeck.

I - Introduction (exemples, expériences, définitions, grandeurs).
II - Représentations mathématiques et graphiques des ondes.
III - Ondes sur une corde tendue.
IV - Les ondes sonores.
V – Les ondes stationnaires.
VI – Réflexion et transmission des ondes.
VII – L’effet Doppler.

3 TP : Ondes progressives ultrasonores, ondes stationnaires sur une corde vibrante, phénomènes ondulatoires sur l’eau.

Savoir effectuer des calculs simples pour quantifier le phénomène ondulatoire lors d’applications courantes (phénomènes naturels : tsunami, écholocation animale ; instruments de mesure : échographie médicale, sonar ; sons : isolation acoustique, instruments de musique ; etc.)

• Maitriser le concept d’énergie appliqué aux ondes (énergie par unité de longueur/volume, transport d’énergie, réflexion et transmission aux interfaces).
• Comprendre le lien entre perturbations locales du milieu de propagation et propriétés macroscopiques des ondes.

6 séances de cours, 11 séances de travaux-dirigés, 3 séances de travaux-pratiques.

Electromagnétisme I (S2, L1) et Electromagnétisme II (S3, L2)

Rappels électrostatique et magnétostatique
Induction électromagnétique : lois de Faraday, Induction de Lorentz, Induction de Neumann, Loi de Lentz, Equations de Maxwell dans l’ARQS, potentiel électromagnétique
Induction et circuits électrostatiques : flux, inductance, circuits RL, circuit RLC
Equation de Maxwell en régime variable

Phénomènes d’induction. Induction électromagnétique. Approximation du régime quasi-stationnaire
Inductance propre d’un circuit électrique. Inductance mutuelle entre circuits électriques.
Equations de Maxwell en régime variable

Enseignement sous la forme de cours magistral, TD  et Travaux Pratiques

Polycopié fourni

Electromagnétisme I (S2, L1) Outils math de base en intégration, dérivation.

- Outils mathématiques : système de coordonnées, éléments surfaciques et volumiques, intégrale surfacique et volumique. Gradient d’un champ scalaire. Circulation d’un champ vectoriel.
- Champ électrique et potentiel électrique produits par une distribution continue de charges. Introduction des symétries et invariances. 
- Energie électrostatique.
- Théorème de Gauss (version intégrale) et applications.
- Conducteurs à l'équilibre, effet de pointe, capacité, condensateur : capacité d'un condensateur et énergie électrostatique.
- Outils mathématiques : Flux d'un champ de vecteurs, divergence, théorème de la divergence, circulation, rotationnel, théorème de Stokes. 
- Equations locales de l’électrostatique, relations de passage et densité d’énergie électrostatique.
- Electrocinétique : densité de courant (volumique et superficielle), loi de conservation de la charge, cas du régime stationnaire, conductivité électrique, loi d'Ohm.
- Généralité sur le champ magnétique et loi de Biot et Savart.
-Théorème d’Ampère
-Equations locales de la magnétostatique, relations de passage.
- Introduction au potentiel-vecteur.

Compréhension qualitative et analyse quantitative des phénomènes électrostatiques et magnétostatiques. Capacité à résoudre des problèmes à solutions analytiques (haut degré de symétrie), incluant les connaissances et savoir-faire suivants :
- Calcul des intégrales surfaciques et volumiques.
- Calcul du champ et du potentiel électriques dans les cas usuels par la méthode intégrale.
- Notion et calcul de l’énergie électrostatique d’une distribution de charges.
- Calcul du flux d'un champ de vecteurs, de la divergence et du rotationnel. Savoir utiliser le théorème de la divergence et le théorème de Stokes.
- Calcul du champ électrique produit par les distributions de charges usuels (plan, sphère ...) à l’aide du théorème de Gauss. Connaître les équations locales de l'électrostatique.
- Connaître les caractéristiques d’un conducteur à l’équilibre et d’un condensateur.
- Caractériser une distribution de courant à l’aide des densités (volumique ou surfacique) de courant. 
- Calcul du champ magnétique dans les cas usuels à l’aide de la loi de Biot-Savart ou du théorème d’Ampère. Connaître les équations locales de la magnétostatique.

Enseignement sous la forme de cours magistral, commun aux 6 formations  et TD en groupes propres à chaque formation .

Notes de cours en ligne et ouvrages d’électromagnétisme classique de référence, dont :J.- P. Perez et al (Dunod) ; E. Hecht (De Boeck) ; R. Feynman, R. Leighton (Dunod) ; H. Gié et J-P. Sarmant (Lavoisier).

Prérequis de L1:Mécanique du point matériel

1/Cinématique et dynamique d’un ensemble de points matériels : 
quantité de mouvement moment cinétique, référentiel du centre de masse, principe fondamental de la dynamique, théorème du moment cinétique, dans un référentiel Galiléen et dans le référentiel du centre masse. Théorèmes de Koenig. 
Des points matériels aux distributions continues de masse.

2/Cinématique des solides :  Repérage d'un solide dans l'espace, angles d'Euler, champs de vitesse d'un solide, équiprojectivité,

3/ Dynamique d’un solide autour d’un axe fixe : théorème du moment cinétique sur un axe, moment d’inertie par rapport à un axe, couple, énergie cinétique.

Applications : pendule physique, roulement sans glissement, centre de percussion.

Appréhender ce qu’est l’inertie d’un solide en rotation autour d’un axe.
Modéliser et résoudre une situation dans laquelle un solide tourne autour d’un axe qui est fixe dans un référentiel galiléen ou dans le référentiel du centre de masse du solide.

Enseignement sous la forme de cours magistral et TD

- Thermodynamique physique et chimique de L1 des parcours Physique et Chimie ou Biologie et Chimie
- UE Mathématiques du L1 S1 des parcours Physique et Chimie ou Biologie et Chimie

Cours/TD
1. Compléments sur le second principe de la thermodynamique
1.1. Faire le bilan entropique complet d’une transformation quelconque - calculer l’entropie créée par l’irréversibilité d’un processus donné
1.2. Calculs d’entropie de changement d’état
2. Autres réactions conventionnelles : réactions de création / dissociation de liaisons, réactions donnant accès à l’enthalpie réticulaire, réactions d’ionisation, réactions donnant accès à l’affinité électronique
2.1. Définitions et grandeurs de réactions associées 
2.2. Notion de température de flamme
2.3. Calculs des grandeurs thermodynamiques via des cycles thermodynamiques complexes faisant intervenir ces réactions conventionnelles et d’éventuels changements d’état
3. Potentiel chimique et enthalpie libre de réaction
3.1. Introduction de la fonction d’état enthalpie libre G, de l’enthalpie libre de réaction, des potentiels chimiques, et des grandeurs standard associées.
3.2. Critère d’évolution d’une réaction chimique (à T et P fixées ou équilibrées avec l’extérieur) 
3.3. Expressions du potentiel chimique dans les cas idéaux (gaz parfaits, liquide, soluté en solution infiniment diluée, solide), notion d’activité.
3.4. Changements de phase du corps pur et relations de Clausius-Clapeyron.
4. Etude des équilibres chimiques
4.1. Constante d’équilibre et quotient de réaction, lien avec l’enthalpie libre et l’enthalpie libre standard de réaction
4.2. Description des équilibres homogènes et hétérogènes à l’aide de la constante d’équilibre, prévision du sens d’évolution spontanée d’une réaction à l’aide du quotient de réaction
4.3. Variance, lois de déplacement des équilibres, loi de Van’t Hoff.

1. Faire le bilan entropique d’une transformation physico-chimique quelconque
2. Faire le bilan énergétique et entropique d’une réaction chimique complexe pouvant faire intervenir des changements d’état et/ou des ions gazeux
3. Savoir utiliser les grandeurs thermodynamiques permettant de prédire le sens d’évolution d’une réaction chimique à T et P constantes
4. Formuler la condition d’équilibre d’un système physico-chimique en termes de potentiels chimiques 
5- Savoir utiliser la constante d’équilibre et les lois de modération pour déterminer l’effet de différents paramètres sur un équilibre chimique donné.
6. Construire le diagramme de phases d’un corps pur en utilisant les conditions d’équilibre entre phases.

Cours et TD en présentiel.
Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Exercices complémentaires proposés sous diverses formes (polycopiés, WIMS et/ou e-campus).
Partiel et examen écrits.

• Chimie des Solides, J-F. Marucco, EDP Sciences 2004, (cours + exercices)
• Chimie des matériaux inorganiques : 2de année PC-PC*, A. Durupthy et coll., H Prepa, 2000 (cours + exercices)

Mathématiques de L1 et du S3 L2iPC

1. Expériences historiques : quantification - effet photoélectrique, atome de Bohr- expérience de Franck et Hertz , dualité avec le postulat de de Broglie, expérience de Davisson et Germer …

2. Mécanique ondulatoire : ondes de matière et fonction d’onde, équation de Schrödinger, états stationnaires, paquets d’ondes, transformées de Fourier et relations d’incertitudes de Heisenberg, mesures et observables …

   Les exercices traiteront en particulier le cas des marches, barrières et puits de potentiel.

Les exercices traiteront en particulier le cas des marches, barrières et puits de potentiel.

Connaître quelques aspects expérimentaux de la dualité onde-corpuscule.
Savoir résoudre l’équation de Schrödinger stationnaire dans des cas de potentiel simple : marches, barrières et puits.

Cours TD intégrés

polycopié fourni

Optique géométrique : lois de Snell-Descartes sur la réflexion et la réfraction, lentilles minces, construction d’une image et relations de conjugaison
Phénomènes ondulatoires : ondes mécaniques

Plan du cours
1. Les interférences
1.1 Généralités et rappels
1.1.1 Propagation des ondes électromagnétiques
1.1.2 De l’optique géométrique à l’optique ondulatoire : approximation scalaire, amplitude, éclairement, chemin optique, phase
1.1.3 Principe d’interférences à deux ondes : différence de marche, notion de cohérence
1.1.4 Réalisation expérimentale d’interférences : l’interféromètre de Young
1.2 Les interféromètres
1.2.1 Classification des interféromètres : division d’amplitude vs. division de front d’onde
1.2.2 Division d’amplitude par une lame diélectrique
1.2.3 L’interféromètre de Michelson
1.2.4 Autres interféromètres à division d’amplitude
2. La diffraction
2.1 Principe de Huygens-Fresnel
2.2 Diffractions de Fresnel et de Fraunhofer
2.2.1 Approximation de Fresnel
2.2.2 La diffraction de Fraunhofer
2.3 Diffraction par des ouvertures simples
2.3.1 Diffraction par une fente rectangulaire
2.3.2 Diffraction par une pupille circulaire
2.3.3 Théorème de Babinet
2.4 Diffraction par des ouvertures multiples
2.4.1 Diffraction par des fentes doubles (fentes de Young)
2.4.2 Généralisation : théorème des réseaux
2.4.3 Diffraction par un réseau

Contenu des séances expérimentales (4 séances de 4h)
1. Construction et alignement d’un interféromètre de Michelson, application à la mesure de l’indice de réfraction de l’air
2. Diffraction de Fraunhofer par des ouvertures simples en lumière monochromatique
3. Diffraction de Fraunhofer par des ouvertures multiples en lumière monochromatique
4. Interférences et diffraction en lumière polychromatique : réseaux pour la spectroscopie

Étudier un interféromètre et caractériser la figure d’interférence obtenue
Étudier une figure de diffraction et en déduire les grandeurs caractéristiques d’un obstacle diffractant
Assembler et aligner finement un montage optique interférométrique
Réaliser une mesure, caractériser son incertitude associée et sa propagation sur les grandeurs à déterminer
Rédiger un compte rendu de séance expérimentale
Utiliser l’outil informatique pour consigner des valeurs expérimentales et tracer des graphiques avec barres d’incertitude et régression linéaire

Les cours et les TD se déroulent en amont des séances expérimentales. Les étudiant·es arrivent ainsi en séances expérimentales avec le bagage nécessaire à l’interprétation des observations faites et l’exploitation des mesures qui sont prises. Les séances expérimentales s’enchaînent selon un ordre chronologique défini correspondant à la progression du cours

J.-P. Perez : Optique - Masson ;
E. Hecht : Optics -Pearson ;
Polycopié de cours/TD/TP fourni

L1 MPC - Atomes , molécules, solides
 L1 BCST - Chimie 1 : De l’atome à la matière

Cours/TD
1. Solides cristallins
1.1 classification par types de nature de liaisons, liens avec les propriétés
1.2 notions de maille, de motif et de périodicité
1.3 notion de modes de réseau
1.4 calculs de masse volumique, de compacité
2. Construction des structures types
2.1 modèle des sphères dures tangentes, construction des empilements métalliques
2.2 sites d’insertion : localisation et taille
2.3 solutions solides d’insertion ou de substitution
2.4 solides ioniques : conditions de stabilité, polyèdres de coordination
2.5 solides covalents, solides moléculaire
3. Cohésion et propriétés des solides cristallins
3.1 lien entre la nature des liaisons et la cohésion du réseau cristallin
3.2 énergie réticulaire : cycles thermodynamique
3.3 lien avec quelques propriétés des solides cristallins

TP
1. manipulation de modèles de structures cristallines

 TDi
1. utilisation d’un logiciel de visualisation de structures cristallines

1. Savoir décrire le solide cristallin en termes de motifs, de réseau périodique.
2. Connaître les structures types des solides cristallins dans le cadre du cristal parfait. Savoir prédire la nature des interstices occupés par un élément dans un réseau. Savoir décrire une structure en termes d’empilements de polyèdres.
3. Connaître les différentes natures de liaison dans la matière condensée et leur lien avec la cohésion du réseau cristallin.
4. Comprendre les relations entre structures cristallines et nature des liaisons, et propriétés physico-chimiques

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Exercices complémentaires proposés sous diverses formes (polycopiés, e-campus).

• Chimie des Solides, J-F. Marucco, EDP Sciences 2004, (cours + exercices)
• Chimie des matériaux inorganiques : 2de année PC-PC*, A. Durupthy et coll., H Prepa, 2000 (cours + exercices)

Fonctions numériques, dérivées des fonctions usuelles, intégrales, vecteurs.

Equations différentielles d’ordre 1 et 2. Equations à variables séparées, équations linéaires d'ordre 2 à coefficients constants.

• Intégrales curvilignes, intégrales doubles.
• Fonctions de plusieurs variables, gradient, hessien, lignes de niveau, points critiques
• Formule de Green-Riemann.

Maîtriser les bases du calcul différentiel, orienté vers les applications à la physique ou à la chimie.

Alternance entre temps de cours et résolution d’exercices, soit de façon
individuelle, soit en petit groupe.

Equations différentielles, par R. Bronson 515.35 BRO équ
Les équations différentielles par J.B. Hiriart-Urruty 515.35 HIR équ.
Intégrales curvilignes et de surface, M. Lofficial et D. Tanré 515.4 LOF int.

Mathématiques L1  + Mathématiques S3 iPC

1. Systèmes différentiels
   Introduction, rappels sur les équations différentielles, systèmes différentiels, systèmes différentiels linéaires, analyse qualitative des équations différentielles, stabilité des systèmes différentiels.
2. Séries entières et séries de Fourier
   Suites numériques, séries numériques, séries entières, séries de Fourier, développement des fonctions en séries entières et en série de Fourier.

Savoir résoudre une équation différentielle linéaire du 1er ou du 2ème ordre à coefficients constants.
Savoir transformer une équation différentielle d’ordre élevé en un système différentiel du 1er ordre.
Savoir identifier les points critiques d’un système différentiel à 1D ou 2D et effectuer une analyse qualitative des solutions.
Savoir effectuer les développements de fonctions en série entière ou en série de Fourier.

Enseignement en cours-tds

Polycopié fourni

Aucun prérequis en informatique ou en programmation n’est nécessaire

Introduction au langage Python : Notions de variables, tableaux, tracé de graphiques 
Eléments d’algorithmique : tests, boucles, fonctions
Travaux pratiques : résolutions numériques de problèmes simples en physique ou en chimie (trajectoire en mécanique newtonienne, marche aléatoire, cinétique chimique…)

Développer un algorithme pour résoudre numériquement un problème simple de physique ou de chimie
Ecrire un programme utilisant le langage Python pour résoudre numériquement un problème simple de physique ou de chimie
Utiliser des bibliothèques de Python (notamment scipy) pour la résolution numérique de problèmes mathématiques rencontrées en physique en chimie (intégration, équation différentielle…)
Réaliser des graphiques simples avec la librairie matplotlib

Quelques séances initiales permettront de présenter le langage python et des éléments d’algorithmique simple (tests, boucles). Les séances suivantes consisteront en des séances de TP pendant lesquels les étudiant.e.s auront à écrire des programmes pour résoudre des problèmes de physique ou chimie simple

Polycopié fourni

Chimie de la L1 parcours BCST ou MPC

Les notions suivantes seront abordées: 
nomenclature, stéréochimie, acides/bases, solubilité, calcul de concentrations, spectroscopie d’absorption

Savoir mobiliser les connaissances théoriques de chimie acquises en L1 et L2.
Savoir reconnaître les propriétés physico-chimiques d'une molécule d'après sa structure.
Savoir mettre en place une séance expérimentale.
Savoir travailler en groupe.
Savoir exposer son travail de façon concise et précise.
Savoir synthétiser les notions de cours sur lesquelles s'appuient les expériences réalisées en TP.

Les séances alterneront des TDs et des TPs réalisés en groupe. 
Le compte-rendu sera une présentation orale des résultats obtenus et des concepts mis en jeu.

Stage d'observation en établissement scolaire.

Suivi de stage : aide à l'exploitation des données d'observation permettant de caractériser les pratiques enseignantes observées et le rapport au savoir des élèves : discours des enseignants, échanges avec les élèves, mise en activité des élèves, les erreurs des élèves, les évaluations 
Aide à la rédaction du dossier d'activité

• Identifier les compétences professionnelles mises en jeu dans différentes situations d'enseignement 

• Identifier un style pédagogique 

• Identifier un rapport au savoir 

• Choisir une méthodologie d'observation adaptée 

• S'approprier des outils d'observation 

• Recueillir et analyser des données d'observation

Pas de prérequis.

Plan du cours :

1. Introduction historique.
2. Notions de relativité restreinte et de mécanique quantique.
3. Modèle standard de la physique des particules.
4. Physique des détecteurs.
5. Accélérateurs de particules et analyse de données.
6. Neutrinos et astronomie multi-messagers.
7. Lecture et écriture d’articles scientifiques.

Une visite de l’accélérateur circulaire d’Orsay est organisée à la fin du semestre.

• Acquérir les notions de physique nécessaire à la compréhension de la physique des particules.
• Savoir décrire les systèmes de détection et d’accélération de particules.
• Être en capacité de lire un article scientifique du sujet et d’en extraire les informations importantes.

Alternance de cours-TD sur 10 séances. 2 séances sont réalisées en salle informatique de l’IJCLab pour pratiquer l’analyse de données et l’analyse d’articles scientifiques.

-Notions en chimie organique, inorganique, des solutions du L2
-Travaux Pratiques L1-L2 chimie

Options de Chimie Expérimentale à l'interface entre la chimie organique, la chimie des solutions et la chimie inorganique. Elle propose de mettre en avant l'interdisciplinarité de la chimie par 6 séances de travaux pratiques de 4 heures.

Pratique de laboratoire :
- Choisir la verrerie et les solutions et suivre un protocole expérimental établi
- Adapter un protocole en fonction des résultats et des conditions opératoires
- Mettre en place des réactions chimiques basées sur des réactivités connues
- Apprendre le fonctionnement de matériels courants de laboratoire

- Savoir préparer une séance de travail pratique
- Adapter un protocole scientifique en fonction des résultats et des conditions opératoires
- Maitriser les bonnes pratiques de laboratoire (montage, manipulation, sécurité)
- Maitriser les techniques expérimentales (synthèse, purification)
- Interpréter des résultats expérimentaux
- Savoir assimiler, analyser, expliquer et divulguer les résultats expérimentaux
- Utiliser des techniques et des instruments analytiques pour caractériser les molécules et les réactions (CCM, RMN, IR, UV/Vis)

Enseignements travaux pratiques et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques : documents de TP, ressource TD pédagogique numérique interactive (ChimActiv).

Note de contrôle continu de TP et examen oral final.

Tout livre de niveau premier cycle dans les rayons de la BU (Chimie Organique, Inorganique et des solutions).

Physique L1.

• Éléments de cosmologie : Big Bang, expansion de l’univers, matière noire, fond cosmologique, histoire thermique, notion de modèle et d’observables.
• Milieu interstellaire et circumstellaire: du gaz et des poussières aux étoiles et aux systèmes planétaires. Effondrement gravitationnel.
• Exoplanètes : formation, diversité, méthodes physiques d’observation. Atmosphères, ouverture vers l’astrobiologie.
• Système solaire : composition, astéroïdes, comètes, méthodes physiques d’analyse.
• Mode projet en 2nde partie de semestre : les étudiants approfondissent un sujet.

• Concepts physiques de l’astrophysique.
• Astrophysique comme exemple d’application de la physique. Utiliser les bases de physique pour comprendre les phénomènes qui sont à l’œuvre dans l'Univers.
• Raisonnements sur les échelles astronomiques : spatiale, temps, énergie, densités.
• Analyser l'information obtenue du rayonnement électromagnétique (en optique, UV, IR, radio...).

• 6 semaines couvrant les thématiques scientifiques : CM et TD imbriqués.
• Interactions avec wooclap en CM.
• 6 semaines en mode projet + TD durant lesquelles les étudiants approfondissent un sujet et font un exposé.
• Point bonus pour quelques quiz en mode classe inversée.

• Sciences de l’Univers – Du Big Bang aux exoplanètes, de Jean-Yves Daniel et Alain Riazuelo, De Boeck Supérieur, 2020.
• Le milieu interstellaire, de James Lequeux, EDP Sciences, 2002.
• A very short introduction to Astrobiology, de David Catling, Oxford.
• Le côté obscur de l’Univers, de Hervé Dole, Dunod, 2020.
• Les couleurs de l’Univers, de Yaël Nazé, Belin, 2005.
• Femmes astronomes, de Yaël Nazé, CNRS éditions, 2022.
• La matière noire, clé de l’Univers ?, de Françoise Combes, Vuibert, 2015.
• Petite histoire de la cosmologie, Françoise Combes, CNRS éditions, 2025.

• Introduction 
• Les interactions
• Le noyau
• Réactions nucléaires spontanées et radioactivité
• Applications
• Interaction des particules avec la matière
• Radioprotection

• Niveau Baccalauréat Scientifique en SVT, Mathématique, Physique et Chimie.
• Notions d’observation en géologie.
• Notions de géométrie dans l’espace.
• Notions de physique du mouvement et sur la lumière.

L’objectif de cette UE est de comprendre l’histoire du système solaire par une approche comparative des différents corps planétaires. Elle permet de s'initier aux techniques instrumentales et aux méthodes d’analyses des surfaces planétaires.

• Formation et histoire du Système solaire (CM 2h)
• Les météorites – Classification/Méthodes d’analyse/Observation (CM 2h/TP 2h)
• Le mouvement des astres et des planètes (TD 2h)
• La Planète Mars: morphologie et interactions surface/climat. Initiation à la cartographie planétaire (CM 2h/TD 2h)
• Les cratères d’impact : morphologie, formation et minéralogie (CM 2h/TD 2h)
• La Lune : histoire et formation. Datation des surfaces lunaires (CM 2h/TP 2h)
• Vénus : histoire et évolution (CM 2h)
• Planétologie générale (TD 2h).

• Comprendre l’évolution de la vision du système solaire au cours des siècles. L’étudiant sera confronté aux différentes visions historiques du système solaire et de la forme de la Terre. A partir de documents historiques, il comprendra comment les astronomes ont pu valider le système héliocentrique et la forme aplatie de la Terre.
• Comprendre le mouvement des astres et des planètes : A partir d’observations astronomiques que l’étudiant peut faire tous les jours (Mouvement du Soleil, Phases de la Lune, mouvement des planètes), l’étudiant sera capable de comprendre le mouvement des astres pouvant expliquer les observations.
• Reconnaitre une météorite parmi des roches terrestres et connaitre les grandes classes de météorites et d’impactites : L’étudiant observera et distinguera les grandes classes de météorites et d’impactites. Grâce aux observations, l’étudiant apprendra les critères d’identification des météorites et comprendra leurs origines et les transformations minéralogiques associées au métamorphisme d’impact.
• S’initier aux techniques instrumentales et méthodes d’analyses des surfaces planétaires : A partir d’exemples de missions spatiales actuelles, présentes et futures, l’étudiant sera capable de comprendre le fonctionnement de différents instruments embarqués et utile pour l’étude des surface planétaires (Imagerie, spectroscopie, gravimétrie,..).
• Observer et analyser une image d’une surface planétaire : Après avoir appris les principales caractéristiques morphologiques des différents corps du système solaire, l’étudiant observera des images de Mars, de la Lune, de comètes, d’astéroïdes et de satellites glacés pour identifier les différents processus actifs sur les différents corps planétaires.

Cours Magistraux (CM) avec des TD ou TP couplés.

Exposés réalisés par les étudiants.

Géologie des planètes et des satellites, Christophe Sotin, Olivier Grasset, Gabriel Tobie, Dunod, 2009.

Notions d’absorption et d’émission, niveaux d’énergie, interactions intermoléculaires Notions de base en chimie organique

Introduction : historique& multidisciplinarité 
Nature de la lumière Comprendre la vision colorée 
La matière à l’origine de la couleur :
Par absorption/ par émission/Autres causes physiques
Colorants/pigments organiques 
Fluorophores organiques Colorants/pigments inorganiques Fluorophores inorganiques

• Comprendre les phénomènes chimiques à l’origine de la couleur
• Mobiliser et mettre en œuvre expérimentalement des notions de chimie variées vues en L1 et L2
• Développer un savoir-faire expérimental (synthèses organiques et inorganiques, caractérisation physico-chimique)

Cours-TD intégrés, TP et visite ou conférence SOLEIL

Aucun

Le premier cours est consacré aux relations entre la Terre et le vivant, notamment l'Humanité. Le "système Terre" est une machinerie complexe, qui offre les conditions favorables à la vie sous l'action combinée du soleil, du cycle de l'eau et de celui du carbone. L'humanité, après s'être sédentarisée et avoir mis à son service le reste du monde vivant, a désormais une telle influence sur son environnement qu'elle en vient à menacer ces équilibres. On introduit la notion de services rendus par les éco-systèmes et celle d’empreinte écologique.

La seconde séance est articulée autour des trois champs d’organisation de la société : politique, droit et économie. Le fonctionnement des systèmes politiques est mis à l’épreuve par la « collision » des échelles de temps : l’immédiateté des attentes se heurte à la nécessaire vision de long terme. Le droit, à l’origine simple accompagnateur de la prédation de l’environnement, est peu à peu amené à se transformer pour tenir compte des limites planétaires. Enfin, sur le plan économique, la « tragédie des biens communs » illustre le fait qu’une ressource partagée ne peut être durablement gérée sans arbitrage commun.

Le troisième cours fait le lien traite l'amont et l'aval de nos systèmes productifs. La consommation d'énergie est le fondement du système économique. Après avoir analysé les voies très diverses par lesquelles l'énergie est mise à disposition, quelques ordres de grandeur des consommations aux échelles globales et individuelles sont présentés, en soulignant la place dominante des énergies fossiles - en dépit de leurs conséquences climatiques et environnementales. Les pollutions des eaux, de l'atmosphère et des sols sont discutées, en démontrant leurs conséquences parfois très concrètes sur la santé des humains et des écosystèmes.

La quatrième séance est dédiée à la biodiversité, qui se décline en termes d’espèces, de différenciation génétique au sein d’une espèce et d’écosystèmes regroupant des espèces en interaction entre elles et avec leur milieu naturel. Elle est confrontée à deux menaces importantes : le changement d'usage des terres et le phénomène de surexploitation.

La cinquième séance présente les trois autres menaces sur la biodiversité : le changement climatique, les pollutions et les espèces envahissantes. On y découvre les modèles développés pour prévoir l’évolution de la biodiversité en réponse au réchauffement climatique. Les mesures visant à réduire le réchauffement sont discutées à l’aune de leur impact, pas toujours favorable, sur la biodiversité.

La sixième séance présente les principales caractéristiques du système climatique et fait le lien entre le changement climatique et les émissions de gaz à effet de serre par les différents secteurs d’activité humaine. Les diverses méthodes d’étude du climat sont présentées, ainsi que les modèles de climat, leurs bases physiques et la manière dont ils sont contraints par les données témoignant des climats passés et les observations actuelles.

La septième séance aborde la manière de projeter les climats futurs, à partir de scénarios d'émissions de gaz à effet de serre eux-mêmes dépendant des choix de société. On y décrit certaines manifestations importantes du changement climatique, notamment la multiplication d'événements climatiques extrêmes en France et ailleurs dans le monde. Les impacts de ces changements physiques sur les cultures, la végétation et les écosystèmes marins tout comme sur la santé humaine sont abordés.

La huitième séance présente les processus d’adaptation aux changements climatiques et les transformations de société et de gouvernance que cette adaptation impose. Deux secteurs sont choisis pour illustrer le processus d’adaptation : celui de la santé publique et celui de l’agriculture.

La neuvième séance est consacrée aux pistes possibles pour limiter le réchauffement et lutter contre l’érosion de la biodiversité. Cela suppose d’atteindre des émissions nettes de CO2 nulles d'ici 2050, et de revoir notre rapport au vivant et nos modes d’appropriation des terres et des mers. Il faut donc repenser nos façons de produire, travailler, consommer, nous déplacer tout en visant l’équité sociale, ce qui implique nécessairement des compromis dans nos choix sociétaux, économiques et technologiques.

Le principal objectif de cet enseignement est de faire comprendre les mécanismes et conséquences liés au réchauffement climatique et à l’érosion de la biodiversité, ainsi que leurs relations avec nos modes de vie et de consommation. Plus généralement, il s’agira d’acquérir une vision transversale pour appréhender les changements globaux, notamment en lien avec les objectifs de développement durable de l’ONU et le concept de limites planétaires. Les perspectives d’adaptation et de remédiation aux grandes transformations sont également présentées.

L’ensemble des cours est disponible en ligne, en version asynchrone. Le cours se décompose en 9 chapitres, complétés par un TD (ce dernier est proposé en direct, mais son enregistrement est mis en ligne pour les absents). Une ou deux séances de questions-réponses en direct sont également organisées. Un contrôle continu est associé à chaque cours, et un examen final est organisé en fin de session.

Développer une compréhension systémique des enjeux de la transition écologique, dans une approche pluri/transdisciplinaire : articuler différentes échelles de temps et d’espaces, appréhender le concept de limites planétaires, comprendre l’organisation du vivant sur le système Terre, savoir reconnaitre et classer les services fournis par les écosystèmes, faire le lien entre production, consommation et conséquences environnementales.

Etre capable de se projeter dans l’avenir : distinguer prévision et prospective, situer les évolutions actuelles du système terre et les projections pour l’avenir par rapport aux évolutions passées, comprendre comment sont construits modèles et scénarios, identifier les leviers d’adaptation et de transformation des sociétés.

Enjeux de la transition écologique (coll. Sous la direction de Jean-Michel Lourtioz, Jane Lecomte et Sophie Szopa), EDP Sciences, http://doi.org/10.1051/978-2-7598-2661-2

Attendus de l'UE Langue-Anglais2 : Niveau B1 minimum dans les 5 compétences linguistiques

ANGLAIS GÉNÉRAL. Cette UE s'inscrit dans la continuité de l'UE Langue-Anglais1 : on prolongera notamment le
travail sur la prononciation ainsi que 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 tels que Science et Technologie, Médias et Réseaux sociaux.
L'interaction se fait à travers des documents écrits et/ou audiovisuels centrés sur une problématique et un scénario de
communication et/ou dans la cadre d'un projet tout au long du semestre. La communication interculturelle pourra être abordée dans le cadre du cours.

Le travail se fera par groupes de niveau.