Chimie de la Matière (Ch1ChiGenMa)

Objectifs :

La chimie est une science expérimentale qui étudie les substances, leurs propriétés et leurs transformations.

Le cours de chimie générale de la matière aborde l'étude de l'atome, des liaisons, des composés moléculaires et leur géométrie, des états de la matière (solide, liquide, gaz), S'ensuit une première approche des méthodes de séparation ainsi que des méthodes spectroscopiques. Le cours décrit aussi la chimie minérale, à savoir l'étude systématique des propriétés chimiques et de la réactivité des principaux éléments du tableau périodique. Les étudiants abordent cette dernière partie par le biais d'un travail personnel et d'une présentation orale.    

Compétences :

connaissances scientifiques et rigueur
Capacité de compréhension face à un problème
Expression orale

Prérequis :

  

Contenu du cours :

Chapitre 1 : Introduction

Méthode scientifique -  Système d'unités

Chapitre 2: Atomes et molécules

Eléments - Composés - Mélanges -  Théorie atomique de Dalton - Molécules - Nomenclature - Masse atomique et masse moléculaire - Constitution de l'atome -  Isotopes - Le spectromètre de masse

Chapitre 3 : Le tableau périodique des éléments

Equations chimiques par groupe - Périodicité et classification des éléments - Métaux - Non-métaux - Gaz nobles - Formation d'ions  

Chapitre 5 : La théorie quantique des atomes

Energies d'ionisation -  Spectre de raies des atomes - Effet photoélectrique - Théorie atomique de Bohr - Emission et absorption atomiques - Longueur d'onde de de Broglie - Principe d'incertitude de Heisenberg - Théorie quantique de Schrödinger - Nombres quantiques - Règles de Pauli et Hund - Configuration électronique des atomes - Rayons atomiques et périodicité

Chapitre 6 : Liaisons ioniques

Définition - Configuration électronique des ions - Gabarits des ions - Energies de liaison et énergie réticulaire - Electrolytes forts et faibles

Chapitre 7 : Liaisons covalentes et formules de Lewis

Définition - Règle de l'octet - Charges formelles - Hybrides de résonance - Exceptions à la règle de l'octet - Electronégativité - Liaisons polaires et moments dipolaires

Chapitre 8 : Géométrie des molécules

Prédiction de la géométrie des molécules - Théorie RPECV : « Répulsion des paires électroniques de la couche de valence » - Description des 5 géométries - Moment dipolaire des molécules

Chapitre 9 : Liaison covalente et orbitales moléculaires

Orbitales moléculaires des molécules diatomiques - Orbitales liante et anti-liante - Orbitales s et p - Molécules polyatomiques : hybridation sp, sp2, sp3, sp3d et sp3d2 - Conjugaison et orbitales p délocalisées

Chapitre 10 : Introduction aux méthodes spectroscopiques

Transmission et Absorption - Notion de spectre - Schéma de principe d'un spectrophotomètre - Spectroscopie moléculaire UV-Visible - Loi de Lambert-Beer

Chapitre 11 : Propriétés des gaz

Les états de la matière - Mesure de pression - Lois de Boyle et de Charles - Hypothèse d'Avogadro - Equations des gaz parfaits et non parfaits - Pressions partielles - Théorie cinétique des gaz et vitesse quadratique moyenne

Chapitre 12 : Liquides et solides

Courbes de chauffage - Energie de changement d'état - Forces intermoléculaires - Constante diélectrique - Tension de vapeur - Diagrammes de phases - Classement des solides - Structures des cristaux et réseaux cristallins - Liaisons métalliques - Solides amorphes

Chapitre 13 : Propriétés colligatives des solutions

Loi de Raoult - Abaissement de la tension de vapeur - Elévation du point d'ébullition  - Abaissement du point de congélation - Pression osmotique - Loi de Henry

Chapitre 14 : Méthodes de séparation

Distillation discontinue à un étage - Distillation discontinue à plusieurs étages - Distillation de mélanges azéotropiques - Cristallisation - Extraction liquide-liquide - Chromatographie

Chapitre 15 : La chimie des éléments des groupes 1 à 4

Propriétés chimiques et périodicité - Hydrogène : isotopes, applications industrielles, production - Métaux alcalins : réactivité des éléments, composés industriels importants - Métaux alcalino-terreux : éléments et composés industriels importants, béryllium - Eléments du groupe 3 : bore et hydrures de bore, chimie de l'aluminium - Eléments du groupe 4 : diamant et graphite, composés carbonés, semi-conductivité du silicium, minéraux contenant du silicium, germanium, étain et plomb

Chapitre 16 : La chimie des éléments des groupes 5 à 8

Azote : réactivité, ammoniac, acide nitrique, oxydes de l'azote, applications industrielles - Phosphore : variétés allotropiques, oxacides, composés binaires, importance biologique - Arsenic, antimoine et bismuth - Oxygène : production, réactivité, peroxydes, ozone - Soufre : état élémentaire, acide sulfurique, composés soufrés - Sélénium et tellure - Halogènes : production et réactivité du fluor, halogénures d'hydrogène, oxacides des halogènes - Gaz nobles : découverte, composés du xénon

Chapitre 17 : La chimie des métaux de transition

Etages d'oxydation - Chrome et manganèse - Fer : le haut fourneau - Cobalt,  nickel, cuivre et zinc  - Or, argent et mercure      

Méthode d'enseignement :

Exposés

Exercices (travaux dirigés)

Travail écrit et exposé oral par l'étudiant      

Lectures recommandées :

Mc QUARRIE, ROCK

Chimie générale, De Boeck UniversitŽ, 1993

Méthode d'évaluation :

Evaluation continue

Examen écrit.