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Structure de la matière

Semestre: 1

Unité d’enseignement: UEF 1.1

Matière 3: Structure de la matière

VHS: 67h30 (Cours: 3h00, TD: 1h30)

Crédits: 6

Coefficient: 3

 

Objectifs de l’enseignement

L’enseignement de cette matière permet à l’étudiant l’acquisition des formalismes de base en chimie notamment au sein de la matière décrivant l’atome et la liaison chimique, les éléments chimiques et le tableau périodique avec la quantification énergétique. Rendre les étudiants plus aptes à résoudre des problèmes de chimie.

 

Connaissances préalables recommandées

Notions de base de mathématique et de chimie générale.

 

Contenu de la matière:

 

Chapitre 1 : Notions fondamentales                                                                                  (2 Semaines)

Etats et caractéristiques macroscopiques des états de la matière, changements d’états de la matière, notions d’atome, molécule, mole et nombre d’Avogadro, unité de masse atomique, masse molaire atomique et moléculaire, volume molaire, Loi pondérale : Conservation de la masse (Lavoisier), réaction chimique, Aspect qualitatif de la matière, Aspect quantitatif de la matière.

 

Chapitre 2 : Principaux constituants de la matière                                                   (3 Semaines)

Introduction : Expérience de Faraday : relation entre la matière et l’électricité, Mise en évidence des constituants de la matière et donc de l’atome et, quelques propriétés physiques (masse et charge), Modèle planétaire de Rutherford, Présentation et caractéristiques de l’atome (Symbole, numéro atomique Z, numéro de masse A, nombre de proton, neutrons et électron), Isotopie et abondance relative des différents isotopes, Séparation des isotopes et détermination de la masse atomique et de la masse moyenne d’un atome : Spectrométrie de masse : spectrographe de Bainbridge, Energie de liaison et de cohésion des noyaux, Stabilité des noyaux.

 

Chapitre 3 : Radioactivité – Réactions nucléaires                                                                   (2 Semaines)

Radioactivité naturelle (rayonnements α, β et γ), Radioactivité artificielle et les réactions nucléaires, Cinétique de la désintégration radioactive, Applications de la radioactivité.

 

Chapitre 4 : Structure électronique de l’atome                                                          (2 Semaines)

Dualité onde-corpuscule,  Interaction entre la lumière et la matière, Modèle atomique de Bohr : atome d’hydrogène, L’atome d’hydrogène en mécanique ondulatoire, Atomes poly électroniques en mécanique ondulatoire.

 

Chapitre 5 : Classification périodique des éléments                                                 (3 Semaines)

Classification périodique de D. Mendeleiev, Classification périodique moderne, Evolution et périodicité des propriétés physico-chimiques des éléments, Calcul des rayons (atomique et ionique), les énergies d’ionisation successives, affinité électronique et l’électronégativité (échelle de Mulliken) par les règles de Slater.

 

Chapitre 6 : Liaisons chimiques                                                                                          (3 Semaines)

La liaison covalente dans la théorie de Lewis, La Liaison covalente polarisée, moment dipolaire et caractère ionique partielle de la liaison, Géométrie des molécules : théorie de Gillespie ou VSEPR, La liaison chimique dans le modèle quantique.

 

Mode d’évaluation:

Contrôle continu: 40% ; Examen: 60%.

 

Références bibliographiques

  1. Ouahes, Devallez, Chimie Générale, OPU.
  2. S.S. Zumdhal & coll., Chimie Générale, De Boeck Université.
  3. Y. Jean, Structure électronique des molécules : 1 de l’atome aux molécules simples, 3e édition, Dunod, 2003.
  4. F. Vassaux, La chimie en IUT et BTS.
  5. A. Casalot & A. Durupthy, Chimie inorganique cours 2ème cycle, Hachette.
  6. P. Arnaud, Cours de Chimie Physique, Ed. Dunod.
  7. M. Guymont, Structure de la matière, Belin Coll., 2003.
  8. G. Devore, Chimie générale : T1, étude des structures, Coll. Vuibert, 1980.
  9. M. Karapetiantz, Constitution de la matière, Ed. Mir, 1980.