L3 Interfaces Physique-Chimie

Savoir mener des calculs de base utiles pour la physique en algèbre linéaire et en analyse vectorielle : approfondissement des acquis de L1 et L2 Manipuler les transformées de Fourier au sens des fonctions.

Algèbre linéaire : calcul vectoriel, calcul matriciel, déterminants, diagonalisation. Analyse dans Rn : dérivées partielles, opérateurs différentiels, calcul intégral : intégrales curvilignes et de surface, circulation et flux, formule de Stokes. Intégrales généralisées. Transformation de Fourier au sens des fonctions dans L¹ et L², dérivation, inversion, convolution. Transformation de Fourier des fonctions de plusieurs variables.

Programme de L1 et L2 de mathématiques

Mathematical Methods for Scientists and Engineers, Donald McQuarrie, University Science Books (2003) Mathematical Methods for Physicists, G. B. Arkfen and H. J. Weber, Harcourt/Academic Press (2001) Distributions et Transformation de Fourier, F. Roddier, Ediscience (1971, 1978) C. Gasquet et P. Witomski, Analyse de Fourier et applications, ed. Dunod (2003) J-M. Bony, Méthodes math. pour les sciences physiques, ed. Polytechnique (2004)

Développer un programme pour résoudre numériquement un problème de physique ou de chimie en utilisant le langage Python. Travailler en équipe en découpant les tâches nécessaires à la résolution du problème et à l'écriture du programme. Ecrire un rapport technique.

Développement un programme écrit dans le langage Python pour résoudre numériquement des problèmes de physique ou de chimie.

UE Méthodes numériques I du L2 iPC (ou équivalent)

Acquérir les bases de la mécanique quantique pour comprendre les applications modernes en physique-chimie.

Ce cours présente les principaux phénomènes et concepts de la physique quantique (dualité onde/corpuscule, quantification de l'énergie, principe d'incertitude, systèmes à deux niveaux, moment cinétique intrinsèque...), illustrés par des cas concrets d'applications en physique-chimie.

Concepts de mécanique quantique abordés : Introduction historique et rappels sur la dualité onde-corpuscule, fonction d'onde, équation de Schrödinger, paquet d'ondes Description générale d'un système quantique (espace de Hilbert, processus de mesure, systèmes à deux niveaux, couplage et résonance) Postulats de la mécanique quantique, notions d'observables, commutation et relation d'incertitude de Heisenberg Formalisme de Dirac Moment cinétique intrinsèque et orbitale

Exemples d'applications étudiées : Spin de l'électron et Résonance Magnétique Nucléaire Quanta et laser Microscope à effet tunnel Liaison chimique, boîte quantique, gaz d'électrons bidimensionnel Antimatière, détecteurs à particules, tomographie à émission de positrons (PET) Oscillateur harmonique et spectroscopie infrarouge, capacité calorifique

Mécanique ondulatoire (L2) Mathématiques (L2) : algèbre linéaire et équation différentielle du 2ème ordre

Cours - introduction C. Texier, Mécanique quantique (Dunod)

Vulgarisation T. Damour & M. Burniat, Le mystère du monde quantique (Dargaud) E. Klein, Petit voyage dans le monde des quanta (Champs sciences) J. Bobroff & F. Bouquet, toutestquantique.fr

Cours - Avancés M. Le Bellac, Physique quantique (EDP) J.-L. Basdevant & J. Dalibard, Mécanique quantique (Ed. Ecole Polytechnique) C. Cohen-Tannoudji, B. Diu & F. Laloë, Mécanique quantique, 1 et 2 (Hermann) A. Messiah, Mécanique quantique, tome 1 et 2 (Dunod) L. Landau & E. Lifchitz, Mécanique quantique, tome 3 (Mir)

Prédire les transitions atomiques permises par interaction lumière-matière dipolaire électrique. Décrire les états atomiques en utilisant différentes approximations. Interpréter et prédire les caractéristiques spectroscopiques d’une molécule en utilisant la structure électronique et les règles de sélection. Choisir une technique spectroscopique adaptée aux informations recherchées.

Spectroscopie atomique

• Interaction matière-rayonnement
• L’atome polyélectronique
• L’interaction spin-orbite
• Transition optique dans les atomes

Spectroscopie moléculaire

• Introduction à la structure moléculaire
• Spectroscopie rovibrationnelle de la molécule diatomique

TP : spectroscopie de rotation-vibration par transformée de Fourier de CO et HCl.

Description des systèmes hydrogénoïdes. Règles pour l’écriture et écriture de la configuration électronique d’un atome ou d’un ion Description onde/particule de la lumière

Spectroscopie, J.M. Hollas, Dunod Chimie physique, P.W. Atkins, Oxford University Press

Partie thermochimie

1 – Connaître les hypothèses applicables aux solutions de non-électrolytes et leurs domaines de validité

• Distinguer les zones d’applications des lois de Raoult et de Henry
• Calculer des grandeurs de mélange
• Appliquer la méthode de Roozeboom pour déterminer des grandeurs molaires partielles

2 – Identifier les différents domaines et zones particulières d’un diagramme binaire (phases, composition, composés définis, azéotropes/eutectiques)

• Etablir un diagramme binaire à partir des courbes de refroidissement
• Identifier les différents domaines (polyphasés, monophasés, azéotrope, eutectique…)
• Calculer la formule d’un composé défini
• Déduire des diagrammes les compositions des phases en équilibre et les quantités de matière

3 – Imaginer une expérience de distillation ou de synthèse en se basant sur des diagrammes binaires

• Concevoir un protocole pour réaliser la purification d’un produit liquide
• Elaborer une méthode permettant d’obtenir un composé solide de composition déterminée

Partie thermophysique

1- Maîtriser la démarche thermodynamique

• Savoir faire le bilan énergétique et entropique d’un système
• Savoir tirer parti des propriétés mathématiques des fonctions d’état pour résoudre une question de thermodynamique
• Appliquer les principes de la thermodynamique à des problèmes tirés de domaines divers de la physique

2- Combiner approches théorique et pratique

• Comprendre le fonctionnement des machines thermiques
• Utiliser différents types de diagrammes ((P, V), (T, S) et Mollier) pour étudier une machine thermique
• Mettre au point une expérience permettant de mesurer la pression de vapeur saturante d’un liquide en fonction de sa température, et de déduire sa chaleur latente de vaporisation

Partie thermochimie

1. Application du potentiel chimique au corps pur et aux solutions de non-électrolytes 1.1. Potentiel chimique du corps pur : état de référence, variation avec la pression 1.2. Généralités sur les solutions : composition, grandeurs molaires partielles, grandeurs de mélange, solution idéale et réelle 1.3. Solutions de non-électrolytes : loi de Henry et loi de Raoult

2. Application du potentiel chimique aux diagrammes binaires 2.1. Liquide – vapeur : mélange idéal, mélange réel, azéotropie, miscibilité à l’état liquide, construction et utilisation des diagrammes, application à la distillation 2.2. Solide – liquide : mélange idéal, eutectique, composé défini. Construction et utilisation des diagrammes, application à l’élaboration de matériaux

Partie thermophysique

1. Ecritures différentielles et utilisation des coefficients calorimétriques et thermo-élastiques

2. Changements d’état et diagrammes de phases du corps pur 2.1. Formule de Clausius-Clapeyron 2.2. Utilisation et lecture des diagrammes (P, T), (P, V), (T, S) 2.3. Utilisation et lecture du diagramme de Mollier ((h, s) ou (P, h))

3. Machines thermiques 3.1. Principe de fonctionnement 3.2. Diagramme de Raveau 3.3. Cycle de Carnot 3.4. Calcul du rendement d’une machine thermique 3.5. Exemples de machines (différents cycles moteurs, cycle de Rankine pour réfrigérateur/pompe à chaleur), tracé et lecture de cycles thermiques en utilisant les diagrammes vus au chapitre précédent 3.6. Illustration en salle de TP par l’observation du fonctionnement d’un moteur de Stirling et d’une pompe à chaleur. Exploitation des résultats des mesures en séance de TD

Travaux pratiques Mesure de la vapeur saturante de l’eau

1. UE Transformations de la matière du L1 S2 PCST 2. UE Thermodynamique physique du L1 S2 PCST 3. UE Thermodynamique : spontanéité et équilibres du L2 iPC

Les notions de calcul intégral et différentiel simples constituent des pré-requis mathématiques de cette Unité d’Enseignement.

• Thermodynamique 1ère année MPSI/PCSI/PTSI : cours avec exercices corrigés, Jean-Marie Brébec et al., Hachette Éducation, 2003.
• Thermodynamique 2ème année MP-MP*/PC-PC*/PSI-PSI*/PT-PT*: cours avec exercices corrigés, Jean-Marie Brébec et al., Hachette Éducation, 2004.
• L’indispensable sur les diagrammes de phases, Jean-Luc Bonardet et al., Bréal 2010.
• Thermodynamique appliquée : diagrammes de phases, équilibres chimiques, systèmes unaires, binaires, ternaires, cours et applications, Abdel-Waheb Kolski, Ellipses, 2017.
• Exercices et problèmes de thermodynamique physique, Pierre Grécias, 2e édition, Paris : Tec & Doc, 1995.

Une partie de l’enseignement sera dispensée sous forme de projets de fin d’UE avec production d’un document écrit et soutenance du projet. Une évaluation de la production par les pairs, au moyen d’une grille critériée fournie par l’équipe pédagogique, aura également lieu.

1 – Connaître les caractéristiques de l’état cristallin

• Identifier la maille et le motif d’un réseau cristallin périodique
• Identifier l’unité asymétrique
• Identifier les plans réticulaires

2 – Connaître les bases de la cristallographie

• Identifier les éléments de symétrie ponctuelle
• Identifier les éléments de symétrie de translation
• Construire, utiliser et composer les opérations de symétrie
• Identifier les groupes d’espace et leurs éléments de symétrie

3 – Faire le lien entre la symétrie et les propriétés physico-chimiques intrinsèques

• Savoir énoncer le principe de Neumann-Curie
• Prévoir l’anisotropie de quelques propriétés physico-chimiques intrinsèques à partir des symétries du cristal

4 – Connaître les bases de radiocristallographie

• Construire un réseau réciproque
• Calculer les facteurs de structure et en déduire les règles d’extinction
• Déterminer la structure d’un solide cristallin à partir d’un diffractogramme de poudre

• L’état cristallin

• Définition
• Périodicité
• La cohésion dans les cristaux

• Symétries ponctuelles et de translation

• Symétrie ponctuelle, notations, projection stéréographique
• Eléments de symétrie avec translation

• Groupes d’espace

• Classes cristallines, notations des groupes d’espace
• Multiplicité du groupe d’espace et du site

• Symétrie et propriétés physico-chimiques intrinsèques des cristaux

• Principe de Neumann-Curie
• Le tenseur comme outil pour représenter les propriétés physico-chimiques du solide cristallin
• Anisotropie cristalline et tenseurs de rang 2

• Etude des édifices cristallins par diffraction des rayons X

• Les différents processus d’interaction rayons X - matière
• Réseau réciproque : définition et propriétés
• Diffraction par les cristaux : facteur de structure, conditions d’extinction, géométrie du processus de diffraction dans un cristal, loi de Bragg

1. UE De l’atome à la molécule du L1 S1 PCST 2. UE Structure et propriétés des solides du L2 S3 iPC

• Cristallographie géométrique et radiocristallographie, J.J. Rousseau, Dunod 2000
• Introduction à la cristallographie et à la chimie structurale, M. Van Meerssche et J. Feneau-Dupont, Peeters 1984
• Cristallographie pour la chimie et les matériaux, F. Theobald, Université Paris-Sud, 1992
• Physique des matériaux, Y. Quéré, Ellipses 1988
• Physique de l’état solide, C. Kittel, Dunod 2007

Acquérir une maîtrise des concepts de cinématique, dynamique, inertie et énergétique de la mécanique. Savoir formaliser mathématiquement une situation physique mettant en jeu des oscillateurs mécaniques et/ou des solides indéformables ; dans le but d'en prédire la dynamique et de faire des bilans énergétiques.

I. Rappel des principes généraux de la mécanique d'un point matériel soumis à des forces extérieures Principe d'inertie, principe fondamental de la dynamique, théorème de l'énergie cinétique et mécanique, moment cinétique.

II. Système d'oscillateurs harmoniques couplés linéairement 1. Oscillations libres de systèmes à 1 ou 2 degrés de liberté : exemples, équations du mouvement et résolution, facteur de qualité, aspects énergétiques, analyse en modes, battements, rôle de la dissipation. 2. Oscillations forcées de systèmes à 1 ou 2 degrés de liberté : exemples, étude détaillée du régime permanent, aspects énergétiques et résonance, couplage d'oscillateurs, applications. 3. Oscillations des systèmes à N degrés de liberté : modes propres des systèmes à N degrés de liberté, équation de d'Alembert obtenue dans la limite continue, propagation d'une onde de déformation sur une corde.

III. Dynamique des solides indéformables 1. Système de N points matériels : mouvement du centre de masse, théorèmes de Koenig pour le moment cinétique et l'énergie cinétique. 2. Description d'un solide et de son mouvement - Généralités : limite continue de la distribution de masse, repérage de la position, théorème d'Euler, vitesse angulaire. 3. Mouvement de rotation autour d'un axe fixe : théorème du moment cinétique, moment d'inertie par rapport à un axe, théorème des axes parallèles, calcul des moments d'inertie de solides simples, exemples (pendules, roulement sans glissement). 4. Mouvement de rotation autour d'un point : théorème du moment cinétique, tenseur d'inertie, propriété du tenseur d'inertie, stabilité d'un solide en rotation, effets gyroscopiques, angles d'Euler, mouvement libre d'un solide - problème de Poinsot.

Mécanique du L1 PCST S1 et S2

Volumes 1 et 3 du "cours de physique de Berkeley" Ed. Armand Colin. Mechanical vibrations, William Steo, Ed. Schaum.

Cours en classe inversée et TD

Etudier le déplacement et la déformation continue du fluide Décrire des fluides au repos : hydrostatique, applications Etudier la cinématique et la dynamique des fluides en mouvement pour des fluides parfaits ou visqueux : exemples d'applications d'aérodynamique et d'hydrodynamique

Statique des fluides, loi fondamentale, théorème d'Archimède Cinématique des fluides, description de Lagrange et d'Euler, écoulements stationnaires/instationnaires, compressibles/incompressibles et rotationnels/irrotationnels Dynamique des fluides parfaits et fluides réels, théorème de Bernoulli, équation d'Euler

TP (1 parmi 2) :

• Mesures de débit
• Ecoulement laminaire dans une conduite

Brebec, Mécanique des fluides, H-Prépa, Hachette Pour aller plus loin : Guyon, Hulin et Petit, Hydrodynamique, EDP Sciences 2001

Décrire et comprendre la propagation des ondes électromagnétiques dans différents milieux (vide, diélectrique, plasma, métal) ainsi qu'à l'interface entre deux milieux

Ondes électromagnétiques dans le vide

• Equations de Maxwell microscopiques et macroscopiques
• Ondes électromagnétiques dans le vide : équation d'onde, ondes planes monochromatiques, équation de Helmholtz
• Aspects énergétiques : densité d'énergie électromagnétique, vecteur de Poynting, théorème de conservation de l'énergie

Ondes électromagnétiques dans les milieux matériels

• Reformulation des équations de Maxwell, relations de passage à une interface entre deux milieux
• Relations constitutives pour les milieux diélectriques LHI (linéaires homogènes et isotropes)
• Dispersion et absorption ; indice de réfraction complexe
• Propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux LHI non-magnétiques
• Aspects énergétiques : puissance absorbée, vecteur de Poynting, théorème de Poynting
• Propriétés des milieux matériels ; modèles microscopiques classiques pour la fonction de réponse diélectrique (modèle de Debye, modèle de Drude, modèle de Lorentz)

Ondes électromagnétiques aux interfaces

• Lois de Snell-Descartes
• Coefficients de Fresnel en amplitude et en énergie
• Réflexion à l'angle de Brewster ; réflexion totale, effet Goos-Hänchen

Polarisation des ondes électromagnétiques

• Ondes planes polarisées : polarisation linéaire, circulaire, elliptique ; formalisme de Jones
• Polariseurs linéaires ; loi de Malus
• Polariseurs : dichroïques, basés sur la réflexion, basés sur la biréfringence ; lames à retard de phase demi-onde et quart d'onde

Ondes guidées et confinées

• Guides métalliques creux : décomposition des champs, expressions générales des composantes transverses et longitudinales des champs, modes TE et TM ; vitesse de phase et vitesse de groupe
• Cavités résonnantes métalliques rectangulaires : fréquences propres, expressions des champs, confinement d'énergie, facteur de qualité

Rayonnement électromagnétique

• Potentiels vecteur et scalaire ; choix de jauge ; équations de propagation des potentiels
• Potentiels retardés ; expressions des potentiels ; potentiel vecteur en régime monochromatique
• Approximation du champ lointain ; champs électrique et magnétique ; puissance rayonnée

Electromagnétisme I (L1 S2) Electromagnétisme II (L2 S3) Electromagnétisme III (L2 S4)

Electromagnétisme 1 et 2, R. Feynman, R. Leighton, M. Sands, Dunod, 2019 Introduction to electrodynamics, D. J. Griffith, Cambridge University Press, 2019 Modern electrodynamics, A. Zangwill, Cambridge University Press, 2012 Electrodynamique classique, Dunod, 2021

Introduire les premiers concepts et les outils de la physique statistique à l'équilibre. Decrire les propriétés macroscopiques, observables de la matière à partir de celles de leurs constituants élémentaires. Traiter le cas du gaz sans interaction dans le cadre de la théorie cinétique des gaz.

Validité de l'approche probabiliste, domaines d'application, variables aléatoires, espérance. Distributions discrètes. Variables aléatoires continues, densité de probabilité, fonctions de variables aléatoires, espace des phases, concept d'équilibre, hypothèse ergodique. Densité d'états et entropie statistique - les ensembles de Gibbs. L'ensemble micro-canonique, principe d'équiprobabilité, température microcanonique. L'ensemble canonique et distribution de Maxwell-Boltzmann. Application à la théorie cinétique des gaz, paramagnétisme, spin en mécanique quantique, loi de Brillouin. L'ensemble grand-canonique et les statistiques quantiques (Distribution de Bose-Einstein, loi de Planck et rayonnement du corps noir. Capacité calorifique de photons, distribution de Fermi-Dirac. Capacité calorifique d'un gaz d'électrons).

UE Mécanique Ondulatoire du L2 iPC UE Phénomènes quantiques appliqués à la physique et à la chimie du S5 L3 iPC

Physique statistique, B. Diu et coll. (Ed. Hermann) Statistical Physics: Berkeley Physics Cours, F. Reif (Ed. First Edition)

Utiliser les techniques d'analyses et de mesures des circuits d'électronique de base dans une chaîne d'acquisition de mesures. Illustrer la physique des semi-conducteurs à travers l'exemple de la diode à jonction PN.

• Méthodes d'analyse des circuits d'électronique

• Notion de sources de tension et de courant
• Lois de Kirchoff, Théorèmes de Thévenin et Norton
• Fonction de transfert
• Diagramme de Bode

• Diode

• Diode à jonction PN
• Redressement
• Diode zener

• Amplificateur opérationnel (AO)

• AO en régime linéaire (caractéristique réelle et idéale)
• AO en régime saturé

• Applications des Amplificateurs Opérationnels

Travaux Pratiques : Caractéristiques des diodes Applications des diodes Amplificateur Opérationnel Filtres d'ordres un et deux

1. Décrire le fonctionnement d’une pile 2. Appliquer l’équation de Nernst et l’équation de Debye-Hückel 3. Etablir et interpréter un diagramme E=f(pH) et une courbe I=f(E) 4. Ecrire des vitesses de réaction 5. Décrire l’évolution temporelle d’un système en réaction chimique dans le cadre d’une réaction d’ordre 0, 1 ou 2 6. Déterminer les caractéristiques cinétiques (ordre et constante de vitesse de réactions) à partir de données expérimentales temporelles 7. Appliquer la loi d’Arrhénius pour déterminer l’énergie d’activation d’une réaction à partir de données expérimentales 8. Schématiser le profil énergétique d’un acte élémentaire 9. Ecrire les lois de vitesse dans le cas de mécanismes réactionnels simples

Cours / TD 1. Electrochimie 1.1. Potentiel chimique et potentiel électrochimique 1.2. Equation de Debye-Hückel et force ionique ; effet sur la solubilité 1.3. Potentiel absolu et potentiel relatif d'électrode ; électrodes de référence 1.4. Equation de Nernst 1.5. Diagrammes E=f(pH) 1.6. Piles et accumulateurs ; force électromotrice et effet de la température 1.7. Pile de concentration 1.8. Jonction liquide en régime stationnaire: potentiel de jonction 1.9. Transport de masse : diffusion, migration, convection 1.10. Conductivités spécifique, molaire et équivalente ; loi de Kohlrausch 1.11. Courbes I=f(E) ; systèmes électrochimiques rapides 2. Notions de cinétique chimique 2.1. Définition d’une vitesse de réaction, loi de vitesse et facteurs déterminants 2.2. Réactions simples, d’ordres entiers positifs (0, 1, 2 et pseudo-premier ordre) 2.3. Réactions élémentaires 2.4. Détermination des lois d’évolution de la concentration par résolution des équations différentielles de la cinétique 2.5. Représentation graphique de ces lois d’évolution 2.6. Temps de demi-réaction 2.7. Effet de la température : loi d’Arrhénius 2.8. Exemple(s) de mécanismes réactionnels simples (à choisir entre réactions réversibles, successives et parallèles)

TP • diagramme E=f(pH) du fer + influence de force ionique sur la solubilité du PbI2 • courbes I=f(E) d’un complexe de fer

1. UE Transformations de la matière du L1 S2 PCST 2. UE Physico-chimie des solutions aqueuses et analyse du L2 iPC 3. UE Thermochimie : spontanéité et équilibres du L2 iPC 4. Partie sur les équations différentielles de l’UE Mathématiques pour PCST du L1 S1 PCST

1. Electrochimie : des concepts aux applications par Fabien Miomandre, Saïd Sadki, Pierre Audebert et Rachel Méallet-Renault, 4ème édition aux éditions Dunod, 2019. 2. De l’oxydoréduction à l’électrochimie par Yann Verchier et Frédéric Lemaître aux éditions Ellipses, 2006. 3. Electrochimie physique et analytique par Hubert H. Girault, 2ème édition aux éditions Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 2012. 4. Cinétique chimique par Claude Moreau et Jean-Paul Payen dans la collection Belin Sup Sciences, 1988. 5. Cours de Chimie-Physique par Paul Arnaud aux éditions Dunod. 6. Chimie : exercices et problèmes corrigés, 2ème année PC-PC* par Bruno Fosse, Jean-Bernard Baudin et Frédéric Lahitète aux éditions Dunod, 2006.

Cours, TD et TP en présentiel. Notes de cours disponibles sur eCampus et exercices supplémentaires proposés sur WIMS. La note de contrôle continu pourra faire intervenir les notes des compte-rendus de TP, des notes de QCM réalisés pendant les TD et des notes obtenues lors d'évaluations par des moyens numériques.

OA 1 : Réactivité et mécanismes réactionnels : aspects énergétiques des réactions

OA 2 : Réactifs électrophiles et nucléophiles et facteurs influençant le pouvoir nucléophile

OA 3 : Etude de fonctions simples

Présentation des généralités sur la réactivité et étude des mécanismes réactionnels sur différentes fonctions organiques :

• Généralités sur la réactivité en chimie organique : mécanismes, aspect énergétique, classification,
• Réactifs électrophiles et nucléophiles : définition, pouvoir nucléophile, réactions de type ionique,
• Etude de la réactivité des fonctions simples : hydrocarbures aliphatiques et aromatiques,
• Organomagnésiens mixtes, cuprates et lithiens,
• Alcools, éthers-oxydes et époxydes,
• Amines aliphatiques et aromatiques,
• Composés carbonylés et acides carboxyliques.

Chimie L2 parcours L2iPC ou L2 Chimie

Traité de chimie organique, Vollhardt, Schore, De Boeck université

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.

1. Déduire le groupe de symétrie d’une molécule en analysant les éléments de symétrie 2. Déterminer les niveaux d’énergie électronique (termes spectroscopiques) d’un atome ou d’une molécule en utilisant les groupes de symétrie 3. Retrouver la symétrie des orbitales moléculaires à partir de la théorie des groupes 4. Maîtriser les outils indispensables pour décrire la structure électronique d'un métal dans le champ de ligands (complexes de coordination, complexes organométalliques, polymères de coordination, oxydes...) : connaître les différents modèles et approximations associées à ces modèles, être capable de choisir et mettre en œuvre le modèle le plus approprié en fonction du problème posé

Outils de la symétrie moléculaire Exploitation des propriétés de symétrie des édifices moléculaires pour le traitement des propriétés électroniques et spectroscopiques des molécules

• Attribution d'un groupe ponctuel à une molécule
• Réduction d’une représentation quelconque en représentations irréductibles
• Tables des caractères
• Orbitales de symétrie et opérateurs projection
• Attribution des symétries des vibrations moléculaires
• Spectroscopie et règles de sélection
• Diagramme qualitatif d’énergie (molécules avec atome central – molécules à système pi sans atome central)

Chimie des métaux de transition Structure électronique des complexes de coordination, complexes organométalliques, polymères de coordination, oxydes

• Description des complexes
• Modèles utilisés pour décrire leur structure électronique et approximations associées
• Outils expérimentaux permettant l'étude de la structure électronique

1. UE Orbitales atomiques et moléculaires du L2 iPC 2. UE Chimie inorganique : introduction aux complexes de coordination du L2 iPC

D.S. Schonland, La symétrie moléculaire Introduction à la théorie des groupes et à ses applications à la chimie, Paris Gauthier-Villars cop. 1971 ; F.A. Cotton, Applications de la théorie des groupes à la chimie, Dunod, Paris, 1968 ; S.F.A. Kettle, Symétrie et structure : théorie des groupes en chimie, Masson, Paris, 1997 ; D. S. Schonland, A.J. Casadevall, Chimie inorganique, De Boeck Université ; D.F. Shriver, P. William Atkins, Chemical Applications of Group Theory, 3rd Ed., F. Albert Cotton, Wiley & Sons Ed. ; K.F. Purcell, J.C. Kotz, Inorganic Chemistry, Saunders, Philadelphie, 1985 ; D.F. Shriver, P.W. Atkins, Inorganic Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1999 ; J. E. Huheey, E.A. Keiter, R.L. Keiter, Chimie inorganique, de Boeck, Paris, 1996 ; F.A. Cotton, G. Wilkinson, C.A. Murillo, M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry , Wiley, New-York, 1999 et éditions précédentes ; A. Earnshaw, M. Greenwood, Chemistry of the Elements, Wiley, New-York, 1987 ; G. L. Miessler and D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, 2nd Edition, Prentice Hall, 1999.

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés)

L’objectif de cet enseignement est de familiariser les étudiants aux techniques de synthèse les plus courantes en chimie mais également de leur permettre d’utiliser les techniques d’analyses, notamment spectrochimiques, fréquemment utilisées pour caractériser et étudier le composé formé.

• Mettre en œuvre des méthodes simples de synthèses organiques et inorganiques
• Calculer des rendements de synthèse
• Analyser la pureté des composés élaborés par différentes techniques
• Interpréter des propriétés spectroscopiques et chimiques de complexes de métaux de transition
• Mettre en œuvre une méthode thermodynamique d'étude d'un mélange binaire eau-éthanol

Analyser les composés issus de la synthèse organique et inorganique par différentes méthodes. Dosages, IR, UV-visible, chromatographie sur couche mince (CCM), chromatographie en phase gazeuse (CPG), couplage chromatographie en phase gazeuse/spectrométrie de masse GC/MS) et RMN.

• Généralités avec l'acide benzoïque : IR, point de fusion (PF), masse et RMN.
• Généralités avec la recristallisation et distillation : pression normale et réduite, CPG, IR, PF, CCM, Masse et RMN.
• Synthèse arôme : distillation, CPG, PF, RMN, masse.
• Nitration acétanilide : PF, CCM, RMN, masse et UV.
• Préparation de complexes de métaux de transition à base de cuivre.
• Dosage de complexes de métaux de transition.
• Détermination de volumes molaires partiels dans une solution binaire.

• P. Vollhardt, N. Schore, « Traité de chimie organique », De Boeck, 2004.
• Ch. Picard, « Thermochimie », De Boeck, 1997.
• M. Guernet et al., « Chimie analytique : équilibres en solution », Dunod, 2006.
• F. Shriver, W. Atkins « Chimie inorganique », De Boeck, 2001.