LDD2 Physique, Chimie

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 moléculaires
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 thermodynamiques
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)

L1 PCST (S2) : Transformation de la matière
L1 BCST (S2) : Transformation et propriétés de la matière
L2 (S3) : Thermochimie

1. Rappels : transformation de la matière et thermochimie (solution aqueuse, réactions en solution, activité chimique d’une espèce, état d’équilibre, constante d'équilibre, enthalpie libre de réaction, sens d’évolution spontanée d’une réaction chimique, théorie acide-base selon Brønsted-Lowry, constante d’acidité et force relative des acides et des bases).
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 (acides forts, acides faibles, bases fortes, bases faibles, polyacides, polybases, ampholytes), 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 (équilibrer une équation de réaction redox par la méthode des demi-réactions, calculer une constante d’équilibre, prévoir le sens d’une réaction redox), notion d’une cellule électrochimique (circuit ouvert, mode galvanique et régime d’électrolyse), 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).

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.

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

Cet enseignement a pour but de présenter les fondements et les applications de l’optique ondulatoire à travers une approche expérimentale. Le cours, volontairement succinct, donne les bases théoriques, les travaux dirigés permettent d’appliquer les notions vues en cours à des situations qui pourront être rencontrées expérimentalement. Enfin, les séances expérimentales visent à développer des compétences expérimentales spécifiques en optique où une large autonomie est laissée aux étudiants. Par ailleurs, cet enseignement vise à renforcer des compétences plus larges dans le domaine de l’expérimentation (détermination des incertitudes expérimentales, prise en main d’un tableur et du tracé de graphique avec l’outil informatiques, rédaction de compte-rendu, interprétation des résultats).

Objectifs d'apprentissage :

• 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 TDs 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.

Séances expérimentales :

• Un travail préparatoire individuel noté est à rendre au début de chaque séance
• Chaque séance donne lieu à une évaluation individuelle des compétences expérimentales
• A l’issue de chaque séance, les étudiants rendent un compte-rendu par binôme qui est évalué.
• Un examen de TP d’1h15 en monôme en fin de semestre permet d’évaluer les compétences expérimentales acquises.

Examen écrit : un examen écrit de 2h permet d’évaluer les connaissances théoriques, calculatoires et de raisonnement.

J.-P. Perez : Optique - Masson ;

E. Hecht : Optics -Pearson ;

Polycopié de cours/TD/TP fourni

• Déterminant (notamment en dimension 2 et 3). Produit vectoriel.
• Isométries, covariance. Projections orthogonales.
• Référentiel en rotation (dimension 2 et 3), forces de centrifuge/Coriolis.
• Théorie spectrale pour les matrices (en particulier en dimension 2 ou 3).
• Formules de récurrence, équations différentielles.

Polycopié de cours fourni.

Chimie de la L1 parcours BCST ou PCST /MPC
Chimie de la L2 S3.

Première partie : Synthèse et réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés
-        Les acides carboxyliques et leurs dérivés
-        Propriétés générales :
o        Un carbone électrophile et un oxygène basique.
o        Réaction d'addition-élimination avec des nucléophiles forts : réaction générale et exemples.
o        Réaction avec des nucléophiles faibles : de la nécessité d'une activation par un acide. Réaction générale et exemples
o        Ordre de réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés
-        Synthèses et interconversions des acides carboxyliques et de leurs dérivés
o        Acides carboxyliques : synthèse, acidité et transformations.
o        Dérivés d'acides carboxyliques : préparation et interconversions.
Deuxième partie : Synthèse et réactivité des alcènes
-        Préparation des alcènes :
o        Réactions E1 ou E2.
o        Réaction de Wittig
-        Additions électrophiles sur les alcènes :
o        Généralités
o        Réactions non stéréospécifiques avec intermédiaire carbocation (addition hydracides, hydratation).
o        Réactions stéréospécifiques anti syn (dibromation, acides hypohalogéneux ou syn (dihydrogénation, dihydroxylation, époxydation, hydoboration/oxydation, coupures oxydantes).
Troisième partie : Synthèse et réactivité des composés aromatiques
-        Généralité sur les composés aromatiques et l'aromaticité
o        Règles de Hückel.
o        Nomenclatures des composés aromatiques
-        Substitutions électrophiles aromatiques :
o        Généralités (benzène) : une addition électrophilesuivie d'une réaromatisation
o        Benzènes substitués : influence des substituants sur l'activation, la désactivation et l'orientation des SEAr (stabilités relatives des intermédiaires de Whealand, règles de Holleman)
-        Quels électrophiles pour les SEAr ?
o        Fonctionnalisation du noyau benzénique par des hétéroéléments : Halogénation, Nitration et Sulfonation.
o        Création de liaisons C-C sur un noyau benzénique : Alkylation et Acylation (Friedel et Crafts).

OAV 1 : Localiser le(s) sites(s) réactif(s) au sein d'une molécule organique et anticiper sa(leurs) réactivité(s) relatives.
OAV 2 : Assimiler et savoir mobiliser les mécanismes fondamentaux des réactions organiques (Partie 2) : Addition/élimination sur les acides carboxyliques et leurs dérivés, additions électrophiles sur les alcènes, Substitutions électrophiles aromatiques (SEAr).
OAV 3 : Maitriser la préparation et l'utilisation en synthèse organique des acides carboxyliques et de leurs dérivés, des alcènes et des composés aromatiques.

Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, FlashCards).
Interrogations en TD, examen final.

« Chimie Organique », N. Rabasso, De Boeck.
« Chimie Organique : les grands principes », J. Mc Murry, De Boeck.
« Chimie Organique », J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Oxford.
« Traité de Chimie Organique », P. Vollhardt et N. Schore, De Boeck.
« Chimie Organique : Tout le cours en fiches », J. Maddaluno, V. Bellosta, I. Chataigner, F. Couty, L. Garcia, A. Harrison-Marchand, M.-C. Lasne, C. Lopin-Bon, J. Rouden, Dunod

Chimie de la L1 parcours BCST ou PCST, Chimie de la L1 Biotechnologie
Chimie de la L1 santé

Première partie : Réactions de Substitution Nucléophile (SN1, SN2)
-        Généralités :
o        Un nucléophile, un électrophile... et un groupe partant.
o        Une classe de réactions : deux ordres de cinétiques possibles (rappels de cinétique chimique).
-        Réactions de Substitution Nucléophile d'ordre 1 (SN1)
o        Cinétique d'ordre 1 et racémisation du centre réactif : mécanisme en deux étapes et un intermédiaire carbocation.
o        Diagramme énergétique d'une SN1 ou comment visualiser les aspects thermodynamiques et cinétiques d'une réaction en deux étapes avec deux états de transition et un intermédiaire.
-        Réactions de Substitution Nucléophile d'ordre 2 (SN2)
o        Cinétique d'ordre 2 et réaction stéréospecifique : mécanisme en une étape.
o        Diagramme énergétique d'une SN2 : une étape, un état de transition.
-        Compétition SN1/SN2 : de l'utilité des diagrammes énergétiques.
Deuxième partie : Réactions de b-Élimination (E1, E2)
-        Généralités :
o        Un électrophile, un groupe partant... et une base (forte ou faible).
o        Une classe de réactions : deux ordres de cinétiques possibles.
-        Réactions de b-Élimination d'ordre 1 (E1)
o        Cinétique d'ordre 1 et substrat commun à la SN1 : mécanisme en deux étapes et même intermédiaire carbocation.
o        Diagramme énergétique d'une réaction E1 : deux étapes, deux états de transition, un intermédiaire.
-        Réactions de b-Élimination d'ordre 2 (E2)
o        Cinétique d'ordre 2 et réaction stéréospecifique : mécanisme en une étape.
o        Diagramme énergétique d'une réaction E2.
o        La réaction E2 : une élimination stéréospécifique anti ; contraintes stéréochimiques et conséquences sur la régiosélectivité.
-        Compétition SN1/SN2/E1/E2.
Troisième partie : Réaction d'addition nucléophile sur les dérivés carbonylés
-        Dérivés carbonylés : une liaison C=O polarisée.
o        Un carbone électrophile et un oxygène basique.
o        Réaction spontanée avec des nucléophiles forts
o        Réaction avec des nucléophiles faibles : de la nécessité d'une activation par un acide.
-        Réaction d'addition de nucléophiles forts.
o        Hydrures.
o        Carbanions : cyanure, acétylure, organométallique (magnésiens, lithiens et leurs préparations)
-        Réaction d'addition de nucléophiles faibles.
o        Alcools : réaction d'acétalisation.
o        Amines : formation d'imines (extension aux oximes, hydrazones et hydrazides... notions de chimie click et de bioconjugaison)
-        Dérivés carbonylés et équilibre céto-énolique.

OAV 1 : Identifier le type de réactivité mise en jeu dans une réaction impliquant des molécules organiques. Réactions acide/base, oxydant/réducteur, électrophile/nucléophile.
OAV 2 : Localiser le(s) sites(s) réactif(s) au sein d'une molécule organique et anticiper sa(leurs) réactivité(s) relatives.
OAV 3 : Assimiler et savoir mobiliser les mécanismes fondamentaux des réactions organiques (Partie 1) : Substitutions Nucléophiles (SN1, SN2), b-Éliminations (E1, E2), Addition Nucléophile.
OAV 4 : Appréhender les aspects thermodynamiques et cinétiques des réactions organiques (diagramme énergétique, intermédiaires, états de transition).
OAV 5 : Maitriser la préparation et l'utilisation en synthèse organique des dérivés halogénés, des alcools et des dérivés carbonylés.

Enseignements avec cours magistraux, travaux dirigés et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés, FlashCards).
 Interrogations en TD, examen final.

« Chimie Organique », N. Rabasso, De Boeck.
« Chimie Organique : les grands principes », J. Mc Murry, De Boeck.
« Chimie Organique », J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Oxford.
« Traité de Chimie Organique », P. Vollhardt et N. Schore, De Boeck.
« Chimie Organique : Tout le cours en fiches », J. Maddaluno, V. Bellosta, I. Chataigner, F. Couty, L. Garcia, A. Harrison-Marchand, M.-C. Lasne, C. Lopin-Bon, J. Rouden, Dunod

Nomenclature et connaissance des fonctions chimiques simples ; Représentation des molécules (semi-développée, topologique, Newman) ; Calcul du nombre d’insaturations ; Bases en atomistique ; Connaissance des effets électroniques (inductifs et mésomères) ; Notions sur les forces intermoléculaires ; Notions sur les champs magnétiques. Relation de Bohr; Connaissance du spectre électromagnétique ; Loi de Beer-Lambert.

Introduction à la RMN proton (bases du phenomène RMN, effet Zeeman, fréquence de résonance, précession de Larmor, interaction d'ecran electronique, definition de l'échelle de deplacement chimique, interation de couplage scalaire, triangle de Pascal, équivalence chimique et magnétique, analyses de spectres du 1er ordre simples, utilisation des tables de données RMN proton), IR (modèle de l'oscillateur harmnique, analyses de spectres en transmittance, utilisation de tables de données de nombres d'onde IR) , SM (principe général de la SM, applications exclusives en IE, fragmentations des fonctions carbonyle, amine et ether-oxydes, masse nominale) et chromatographie (principe de la séparation, conditions d'optimisation de la séparation)

Savoir décrire les principes de base de techniques d’analyse et de séparation couramment utilisées en laboratoire (chromatographie, spectroscopie infrarouge (IR) et de résonance magnétique nucléaire (RMN))
Savoir extraire les données pertinentes d’un spectre ou d’un chromatogramme
Interpréter les données spectrales en informations structurales

Croiser des données issues de différentes techniques analytiques pour élucider la structure moléculaire d’un composé

Programme de L1/L2 en atomistique, thermodynamique , chimie des solutions.

Description du métal : orbitales d
Description des ligands, : denticité, hapticité
Géométrie, isoméries des complexes
Nomenclature
Décomptes électroniques : modèles ionique et covalent
Structure électronique des complexes : théorie du champ cristallin
Structure électronique des complexes : Modèle des orbitales moléculaires (avec méthode des fragmentations) dans le cas des interactions sigma
Série spectrochimique des ligands et du métal
Stabilisation des complexes polydentes (effet chélate…)

Travaux pratiques : 2* 4h : caractérisation d’un complexe par UV -vis, dosage complexométrique

Savoir décrire et représenter les orbitales d
-Savoir décrire les ligands (denticité/hapticité) en se basant sur la structure de Lewis et la règle de l’octet.

• Savoir déterminer à partir de la coordinence et d’une représentation de CRAM la géométrie d’un complexe. Différencier et nommer (isomérie, nomenclature) des complexes
• Savoir déterminer la configuration électronique du métal dans un complexe : le degré d’oxydation , la configuration dn et calculer le nombre total d’électrons de valence du complexe en utilisant le modèle covalent et ionique du décompte électronique.)
• Savoir expliquer la structure électronique au sein des complexes moléculaires par la :

*Théorie du champ cristallin
*construction de diagramme d’OM en utilisant la méthode de fragmentation (interaction sigma)

• Savoir expliquer l’effet chélate en utilisant les notions de thermodynamique
• Savoir relier quelques propriétés physiques (magnétisme, absorption optique, catalyse) à la structure électronique

Session 1 : F = 0,3 P+0.5 EE +0,2 CC TP

• Session 2 : F = 0,8 EE + 0,2 CC TP

Structure électronique des molécules, Y. Jean F. Volatron (pour revoir les bases) edition Dunod
Les orbitales moléculaires dans les complexes: cours et exercices corrigés Yves Jean, les editions de Polytechnique.
Shriver & Atkins' inorganic chemistry P W Atkins; Duward F Shriver 5th edition
Version française : Chimie Inorganique, A. Pousse editions De Boeck Supérieur

1. Partie sur l’acquisition des connaissances de base nécessaires à l’étude des réactions chimiques en solution de l’UE Transformations de la matière du L1 S2 PCST
2. Partie sur les équations différentielles de l’UE Mathématiques pour PCST du L1 S1 PCST

Cours/TD

1. Cinétique formelle

1.1. Définition d’une vitesse de réaction, loi de vitesse et facteurs déterminants
1.2. Réactions simples, d’ordres entiers positifs (0, 1, 2 et pseudo-premier ordre)
1.3. Réactions élémentaires
1.4. Détermination des lois d’évolution de la concentration par résolution des équations différentielles de la cinétique
1.5. Représentation graphique de ces lois d’évolution
1.6. Temps de demi-réaction
1.7. Effet de la température : loi d’Arrhénius
1.8. Réactions réversibles (lien entre la thermodynamique et la cinétique), successives et parallèles (jumelles et compétitives)
2. Mécanismes et catalyse
2.1. Mécanismes réactionnels
2.2. Réactions en chaîne : définition des différentes étapes, réactions en chaînes droite et ramifiée
2.3. Catalyses homogène, enzymatique et hétérogène
TP
Cinétique et énergie d’activation de la décoloration du bleu de bromophénol

1. Ecrire des vitesses de réaction
2. Décrire l’évolution temporelle d’un système en réaction chimique dans le cadre d’une réaction d’ordre 0, 1 ou 2
3. Déterminer les caractéristiques cinétiques (ordre et constante de vitesse de réactions) à partir de données expérimentales temporelles
4. Appliquer la loi d’Arrhénius pour déterminer l’énergie d’activation d’une réaction à partir de données expérimentales
5. Schématiser le profil énergétique d’un acte élémentaire
6. Ecrire les lois de vitesse dans le cas de mécanismes réactionnels simples
7. Ecrire les lois de vitesse dans le cas de mécanismes complexes
8. Manipuler les lois de vitesse pour déterminer l’évolution des quantités de matière
9. Valider ou invalider une loi de vitesse pour un mécanisme complexe à partir de données expérimentales
10. Identifier le type de catalyse homogène, enzymatique ou hétérogène
11. Etablir la loi d’évolution des quantités de matière dans le cas d’une cinétique enzymatique de Michaelis-Menten

Cours, TD et TP en présentiel.
Documents pédagogiques disponibles sur e-campus. Utilisation de ressources pédagogiques relevant de TICe (Technologies de l’Information et de la Communication pour l’enseignement)
Partiel et examen.

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 un diagramme des niveaux d’énergie des électrons dans les atomes 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
   II. Structure électronique des molécules
3. 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
4. Méthode des fragments
   construction du diagramme d'OM de petites molécules, comparaison de géométrie, règle de la HO, séparation des systèmes ? et ?, nucléophilie et électrophilie
   3. spectroscopies et dissociations de petites molécules

• représenter les OA s,p,d (taille, direction, surfaces…)
• 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 OM ? et ?
• 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 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)

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.

Aide à l'orientation
Atelier rédaction de CV et de lettre de motivation
Atelier recherche de stages

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