Définition de "Cristallographie" : Étude des structures solides d’un point de vue microscopique. 

• Dans ce cours, les notions suivantes seront abordées :  

1. Vocabulaire et définitions liés aux structures solides organisées, 

2. Description de 3 structures fondamentales courantes : CC, CFC et HC, 

3. Analyse des interactions mises en jeu au sein des cristaux. 

• Le contenu de l’enseignement se répartit comme suit :

• Paramètres de description d’un système chimique - vocabulaire et définitions, 
• Application du premier principe de la thermodynamique aux réactions chimiques,
• Définitions de grandeurs couramment utilisées en Thermochimie - Cycles thermodynamiques,
• Exemples de bilans énergétiques dans des systèmes sièges d’une réaction chimique avec variation de température, 

   

• Mise en application au cours d’un TP de calorimétrie.

› La deuxième moitié de ce module permet d'utiliser des notions de thermodynamique, introduites dans le cours de physique, à des systèmes sièges d’une réaction chimique.

Le cadre de l’étude est restreint aux réactions supposées (ou considérées) totales, et l’essentiel des connaissances à acquérir porte sur le calcul du transfert thermique (chaleur) lors de ces réactions. Il est donc nécessaire de préciser les grandeurs physico-chimiques liées à ces phénomènes. 

• Notions abordées dans cette partie du cours : 

• Premier principe de la thermodynamique appliqué au système chimique,
• Modèles utilisés pour étudier les transformations,
• Réacteurs isobares ou isochores,
• Réacteurs isothermes ou adiabatiques, 
• Quantité de chaleur mise en jeu lors d’une évolution isochore ou isobare (transferts thermiques),
• Lien entre énergie de réaction et enthalpie de réaction,
• Grandeurs molaires standard de réaction,
• États standard d’un constituant pur : gaz parfait et état condensé ; grandeur molaire standard. (Δ_rU°, Δ_rH°, Δ_rC_p°,
• Système fermé siège d’une transformation physico-chimique,
• Signe de Δ_rH° : définition d’une réaction endothermique ou exothermique, (ou athermique).

› Dans la suite du module, on privilégie l’étude des transformations isobares et donc l’enthapie par rapport à l’énergie interne.

• Notions abordées dans cette partie du cours : 

• Effets thermiques en réacteur isobare :

- Transfert thermique en réacteur isobare isotherme (relation ΔH = Q_p = x.Δ_rH°, pour un ensemble de gaz parfaits et/ou de corps purs),

- Variation de température en réacteur adiabatique isobare (bilan enthalpique et échauffement du réacteur siège d’une réaction exothermique). 

• Détermination de grandeurs thermodynamiques appliquées à l’étude des systèmes chimiques,
• Déterminer une enthalpie de réaction grâce aux enthalpies de formation (loi de Hess) et grâce à un cycle thermodynamique, 
• Savoir utiliser les tables thermodynamiques,
• Définition des différentes enthalpies standard (de combustion, de changement d’état, de liaison, réticulaire, d’attachement électronique, d’ionisation),
• Détermination d'une enthalpie ou d'une énergie de réaction à une température donnée (Loi de Kirchhoff),
• Détermination d'une température de flamme ou d’explosion adiabatique.

À la fin de cette UE, vous serez capable de :

• Décrire correctement une structure simple avec un vocabulaire cristallographique approprié, 
• Repérer les lacunes de certaines structures, 
• Déterminer la nature des interactions existant au sein d’un cristal, 
• Interpréter quelques relations entre les propriétés physico-chimiques et la nature des interactions cristallines, 
• Faire quelques calculs simples de géométrie afin de prédire la possibilité ou non d’alliage dans les structures cubiques et hexagonales, 

• Utiliser des tables de données pour déterminer une enthalpie de réaction grâce à un cycle thermodynamique (loi de Hess et loi de Hess généralisée),
• Mettre en œuvre le calcul de l’énergie interne standard et l’enthalpie standard de réaction pour une température quelconque (loi de Kirshhoff). Ces deux grandeurs de réaction sont à la base de l’étude de la transformation chimique,
• Mettre en œuvre, sur les systèmes chimiques, la notion de bilan enthalpique pour accéder aux effets thermiques en réacteur isobare. (Le cas du réacteur isochore sera abordé sous forme d’exercice mais non développé). 

Baccalauréat. 

Session unique : 100% Contrôle Continu Intégral.

L’évaluation continue intégrale se base sur un ensemble d’évaluations sous des formes et des modalités diverses : contrôles écrits, oraux, études de cas, travaux pratiques, QCM, contrôles de leçons…

Poursuites possibles :

• L2 Physique-Chimie : Thermodynamique des systèmes chimiques, 
• L3 Physique-Chimie : thermodynamique des matériaux.