CHIM307A : Cinétique des réactions et catalyse cinétique électrochimique

CHIM310B : Thermodynamique Chimique

CHIM325A : Analyse de données en chimie

CHIM311B : Spectroscopie

CHIM305A : Chimie analytique

CHIM312B : Chimie inorganique approfondie

CHIM301A : Chimie de coordination : liaison –spectre optique – magnétisme

CHIM308B : Chimie organique approfondie

CHIM302A : Chimie des solutions

COM328B : Anglais

CHIM303A : Les grands mécanismes réactionnels de la Chimie organique

3 UE optionnelles au choix entre

• CHIM314B
• CHIM315B
• CHIM317B
• CHIM318B
• CHIM319B
• CHIM320B
• CPH001B

CHIM306A : atomistique - modélisation molécul.

COM325A : Anglais

1 UE optionnelle au choix entre :

• CHIM317B
• CHIM320B
• CPH001A

• Début des enseignements : début septembre.
• Travaux pratiques du premier semestre : novembre.
• Examens du premier semestre : fin décembre ou janvier

• Début des enseignements : janvier
• Travaux pratiques du second semestre : mars.
• Examens du second semestre : mai

Accueillir les étudiants

• Formalités administratives,
• Organisation, calendrier, planning des examens, planning des séances de TP,…
• Mode d'emploi de la plate-forme d’EAD.
• Mode d’emploi et installation des logiciels et des fichiers fournis, rythme de travail, contenu du CD-rom fourni, organisation des répertoires,…
• Présentation de l’équipe pédagogique...

Approfondir les connaissances sur la relation structure-propriétés dans les composés de coordination des éléments d et f.

• géométrie et complexes polymétalliques ;
• la liaison dans les complexes : théorie des orbitales moléculaires et du champ cristallin ;
• effet Jahn-Teller ;
• spectres électroniques des ions d³, d⁵ et d⁶ : interprétation, termes spectroscopiques, paramètres de Racah, diagramme de Tanabe-Sugano ;
• transfert de charge ;
• spectre d’absorption des éléments f ;
• propriétés magnétiques ;
• manifestations macroscopiques du champ cristallin ;
• éléments de chimie sur Ti, V et Cr.

Renforcer les connaissances pour aborder les calculs quantitatifs en tenant compte de la composition réelle des solutions : influence de la force ionique du milieu et des réactions parasites.

• solvant, électrolyte, constante d’équilibre
• activité, force ionique et coefficient d’activité (influence sur le pH et la précipitation)
• réactions parasites et constantes conditionnelles
• réactions acide-base (calcul de pH), pouvoir tampon
• réactions de précipitation et de complexation (masquage)
• réactions d’oxydo-réduction (diagramme de Frost, diagramme E=f(pH) et E=f(pX)))

Proposer aux étudiants un approfondissement des principales réactions en chimie organique accompagnées de leur mécanisme. Ces derniers seront commentés à l’aide d’exemples adéquats de manière à développer la réflexion des étudiants en s’appuyant sur les acquis des UE précédemment suivies.

• Aspects généraux de synthèse organique - rappels
• Différence entre réactif et substrat
• Les principales réactions organiques et les ruptures de liaisons spécifiques – aspects thermodynamiques et cinétiques
• Notions de sélectivité
• La réactivité des électrophiles (additions et substitutions)
• La réactivité des nucléophiles (additions, substitutions et éliminations)
• Interconversion de groupements fonctionnels

Cette UE de chimie analytique, dont le champ d'application se développe sans cesse et concerne aussi bien les domaines de la biologie, la médecine,la science des matériaux ...., vise à présenter une gamme étendue de techniques modernes d'analyse. Il a également pour objectifs d'apporter les outils théoriques nécessaires à la compréhension des phénomènes mis en jeu dans ces différentes techniques afin de permettre aux étudiants d'avoir uneanalyse critique de résultats expérimentaux

• Conductimétrie, Potentiométrie, Voltamétrie, Polarographie, Redissolution anodique
• Absorption et émission atomique, Fluorescence X
• Analyse thermique
• Chromatographie en phase gazeuse et en phase liquide
• Spectrométrie de masse

Maîtriser les concepts de base de la chimie quantique et montrer à l’aide d’exemples simples l’intérêt de cette discipline pour la modélisation des atomes et des molécules au travers de quelques méthodes : Slater, LCAO, Hückel.

• Notion de fonction d’onde et d’opérateur – normalisation – orthogonalité-
  Equation de Schrödinger
• présentation des orbitales atomiques de l’atome hydrogénoïde – fonction de distribution radiale – rayon moyen
• l’atome à plusieurs électrons ( orbitales de Slater)
• Etude de molécules simples ( H₂⁺, H₂) ; méthode des variations
• Liaisons délocalisées ; méthode de Hückel

Utilisation d’un logiciel de calcul et de tracé ( Mathcad)

• Tracé d’orbitales atomiques et d’orbitales hybrides
• Calcul de Hückel sur une molécule organique et étude de réactivité

• Cinétique des réactions – catalyse :
  Etude des vitesses de réactions simples, composées et complexes. Catalyse.
• Cinétique électrochimique :
  Interprétation des réactions d'oxydo-réduction électrochimiques, étude des réactions de transfert de charge aux électrodes. Application aux piles et aux électrolyses.

• Cinétique des réactions – catalyse
  Définitions et généralités. Vitesse de réaction, ordre de réaction, dégénérescence de l’ordre, influence de la température. Réactions simples et complexes. Approximation des états quasi-stationnaires. Catalyse.
• Cinétique électrochimique
  Réactions électrochimiques, vitesse d'une réaction électrochimique en régime de transfert de charge , Forme des courbes j V , Modélisation des courbes j V , Applications aux piles et à l’électrolyse.

Renforcer les connaissances acquises au cours des semestres précédents par l’enseignement de domaines spécifiques illustrés par des exemples tirés de synthèses de macromolécules, de composés à potentialités biologiques, d’espèces à propriétés électroniques...

• Les réarrangements – initiation et mécanismes
• Les réactions péricycliques
• Les carbanions en synthèse – préparation , influence de la nature du centre métallique sur la réactivité
• Réaction de Diels -Alder
• Synthèse asymétrique et industrielle
• Les radicaux neutres ou chargés

Apporter à des chimistes et physico-chimistes une culture générale de base pour leur permettre de comprendre et d’appliquer la thermodynamique aux réactions chimiques et aux équilibres entre phases.

Savoir utiliser les tables de données thermodynamiques.

Rappel des fonctions thermodynamiques, équation d’état,

• concepts de la thermodynamique chimique : énergie, entropie et équilibre
• calculs classiques en thermodynamique (enthalpie, enthalpie libre, constantes d’équilibre)
• variation des fonctions d’état (équations de maxwell)
• utilisation des tables de thermodynamique

Equilibre de phases des substances pures ( solides , liquides, gaz) :

• influence de la pression et de la température sur les changements d’état
• notion de pression de vapeur

Thermodynamique des mélanges ( solutions idéales et réelles) :

• grandeurs molaires partielles, grandeurs de mélange
• notion de potentiel chimique et d’activité
• propriétés colligatives

Retour sur les équilibres dans les systèmes chimiques

Electrochimie

Ce cours correspond à une introduction aux principales techniques spectroscopiques, utilisées comme identification des molécules. L'accent sera mis sur la résonance magnétique nucléaire avec en particulier les notions de fréquence de Larmor, déplacement chimique, couplage. L'apport de la mécanique quantique sera illustré et différents types d'interaction seront exposés. A l'issue de cet enseignement, l'étudiant devra être capable d'interpréter un spectre relativement simple en RMN du 1 H, d'identifier une molécule organique par analyse couplée des spectres 1 H et 13 C.

Cette UE contiendra également les notions de base de spectroscopie infrarouge et spectroscopie UV-Visible.

Introduction à la spectroscopie

Résonance magnétique nucléaire

• Principe
• Déplacement chimique
• Couplage
• Aspects quantiques
• Simplification et modification des spectres RMN
• Réponse des spins à diverses expériences

Spectroscopie infrarouge

• L'oscillateur harmonique
• Notion de fréquence de groupe et applications

Spectroscopie UV Visible

Approfondir la cristallochimie et connaître les propriétés des éléments.

• Cristallochimie : description polyédriques des structures, connectivité
• Périodicité et étude approfondie des propriétés des éléments : halogènes, chalcogènes, azote et phosphore, bore

Des composés purement inorganiques sont rencontrés dans le monde du vivant. Ils interviennent dans les grands cycles de transfert de matière dans la biosphère et également dans les échanges des organismes vivants avec le milieu extérieur. L'UE proposée s'attachera à décrire les structures des matériaux considérés, en relation avec leurs propriétés et, éventuellement, leurs fonctions chimiques.

les biomatériaux de type apatite

• la structure
• les substitutions et échanges

les biomatériaux carbonatés et siliceux

• les variétés allotropiques

les biomatériaux magnétiques

• les structures
• les propriétés

les complexes de métaux de transition et alcalino-terreux

• les centres réactionnels photosynthétiques
• les groupements hème et Fe-S (Rieske)
• les bactéries comme agents de synthèse chimique

les complexes de métaux nobles et lourds

• les complexes de l'or et du platine en biochimie
• la toxicicité des métaux lourds, mercure, cadmium, plomb

• Biomolécules animales et végétales (terpènoïdes, huiles essentielles, alcaloïdes, colorants, ...)
• Utilisation des molécules naturelles en synthèse (précurseurs de médicaments, de biomatériaux, ...)
• Modélisation moléculaire.

Permettre aux étudiants de mettre en œuvre cette méthodologie chaque fois qu’ils rencontrent une situation qui se prête à son utilisation.

Initiation aux plans d'expériences :

• Principes de mise en œuvre
• Limites de leur application

Notions de modélisation

• Parties déterministes
• Parties aléatoires

Les différents types de plans d’expérience

• plans réduits, plan factoriel
• Orthogonalité d’un plan vis à vis d’un modèle

Conduite d’un plan d’expérience

• Construction du plan
• Préparation et conduite des essais
• Analyse des résultats

Etude de cas à l’aide de logiciels dédiés

Connaître les principaux procédés industriels d’élaboration en chimie minérale

• Les grandes métallurgies (Fe, Ti, Cu, Mg)
• Synthèses par voie électrochimique (F₂, Cl₂, NaOH)
• Les grandes synthèses minérales (H₂SO₄, H₃PO₄, NH₃, HNO₃)
• Les engrais
• Les zéolithes

Sensibiliser les étudiants aux problèmes posés par la transposition des connaissances en sciences chimiques vers les activités à l’échelle industrielle dans le contexte chimie organique.

Les différents aspects du risque chimique :

• Inflammabilité et explosivité, prévisions à partir de donnéesthermodynamiques
• Toxicité aiguë et chronique

Initiation au génie des procédés :

• Les bilans matières ; application aux opérations unitaires
• Les bilans matières dans des unités complexes
• Le bilan énergétique; la charge effluente

Analyse des conditions de fonctionnement d’unités de synthèse dans l’industrie en chimie organique.

Initiation aux méthodes de travail en atelier demi-grand (IUT Chimie du Mans)

Fournir les bases de la compréhension des phénomènes intervenants aux interfaces et introduire certaines des applications au niveau création de nouvelles surfaces et interfaces ainsi qu’au niveau des systèmes colloïdaux.

• Surfaces et Interfaces Liquide/Gaz, Liquide/Liquide
  • Aspects thermodynamiques
• Surfaces et Interfaces Solide/Gaz, Solide/Liquide
  • Physisorption, condensation dans un pore, angle de contact
• Notion de milieu colloïdal
  • Tailles, formes
  • Sédimentation, Mouvement Brownien
  • Moyens d'observation
• Interactions interparticulaires
  • Nature des forces mises en jeu.
  • Rôle des forces de van der Waals
  • Stabilisation électrostatique
  • Théorie DLVO
• Compétition Agrégation/Stabilisation des colloïdes
  • Protection stérique
  • Protection électrostatique
• Tensio-actifs
  • Les différents types de tensioactifs
  • Diagrammes de phase et organisation
• Applications aux émulsions, émulsions multiples, microémulsions

Il s'agit de présenter les différentes classes de matériaux solides inorganiques par grand type de fonction dans leur utilisation courante actuelle, en mettant l'accent sur :

• les propriétés recherchées et domaines d'utilisation,
• les matériaux qui y répondent à l'heure actuelle, leur poids dans l'industrie,
• les améliorations espérées.

Le cours porte sur les grandes familles suivantes de matériaux fonctionnels :

• Matériaux semiconducteurs,
• Matériaux magnétiques,
• Matériaux supraconducteurs,
• Matériaux pour stockage et transformation de l'énergie,
• Matériaux pour l'optique,
• Matériaux adaptatifs ? (piézo-, pyro-, ferroélectriques, optoélectronique, mémoire de forme)

Traitement des données :

• traitement numérique (MathCad);
• graphisme : SigmaPlot (tracé de courbes expérimentales, de fonctions).

Anglais général:

• Remise à niveau en grammaire,
• Vocabulaire et fonctions de langue

• Anglais général;
• Introduction à l'anglais scientifique;
• Anglais pratique (introduction à la présentation orale et écrite)