1) Révisions des pré-requis CPI 1

2) Fonctions d’état S, G et F

› Calculs d’entropie et deuxième principe,

› Enthalpie libre G et énergie libre F,

› Relation de Gibbs-Helmholtz.

3) Potentiel chimique

› Potentiel chimique dans un système chimique homogène isolé,

› dG = – SdT + VdP + S µi dni, relation de Gibbs-Duhem,

› Expression du potentiel chimique.

4) Grandeurs de réaction

› D_rH°, D_rS° et D_rG°; relations entre ces grandeurs et Variation avec la température,

› Entropie molaire standard S°_m.. ,

› Capacité thermique molaire standard à pression constante C°_p,m.

5) Équilibres chimiques

› Constante d'équilibre thermodynamique,

› Facteurs d'équilibre (P, T, xi). Relation de Van 't Hoff.

6) Diagrammes d'équilibres binaires

› Équilibres liquide/vapeur; azéotropie et hétéroazéotropie.

› Équilibres solide/liquide,

› Eutectiques,

› Théorème des moments chimiques,

› Lois de Raoult et de Henry.  Activité, coefficient d’activité.

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› Contenu du cours :

I. Notions de base de cristallochimie du solide

• Définition de l'état cristallin vs. état amorphe,
• Symétrie de translation, notion de réseau, de motif,
• Notion de maille et de système cristallin, réseaux de Bravais,
• Arrangements simples de particules : empilements compacts (cubique à faces centrées, hexagonal compact) et pseudo-compacts (cubique centré),
• Sites cristallographiques, coordinence, compacité, masse volumique,
• Structures simples des cristaux ioniques binaires (NaCl, ...). Cas du carbone (diamant, graphite).

II. Énergie Cristalline

• Énergie des systèmes cristallins ioniques: caractéristiques de la liaison ionique, établissement de l'énergie de cristallisation à partir de l'interaction électrostatique,
• Constante de Madelung, calcul de l’énergie réticulaire selon Born-Landé, détermination expérimentale par cycle thermodynamique de Born-Haber.

III. Ionocovalence

• Nature chimique d'un solide binaire (moléculaire, ionique, métallique, covalente) en fonction de la position des deux éléments dans la classification périodique,
• Influence de l'électronégativité, du degré d'oxydation et de la polarisabilité des ions sur le caractère partiellement covalent d'une liaison entre cations et anions,
• Influence de l'ionocovalence sur les structures cristallines,
• Exemples de solides ionocovalents à structures simples (ZnS, CdI2).

› Pratiques pédagogiques :

Une séance de 3h de TP en salle informatique (non notée) est dédiée à la visualisation de structures cristallines de solides, afin de montrer comment l'utilisation de ce type d'outil peut aider à la réflexion sur des matériaux plus complexes. Illustration avec des cas pratiques.

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• Alcènes : hydrogenation, époxydation, dyhydroxylation, ozonolyse,
• Theorie de Huckel simple,
• Hydrocarbure aromatique : aromaticité, substitution électrophile aromatique, orientation d’une seconde substitution,
• Aldéhydes et cétones : préparation, additions nucléophiles, réductions, acetatlisation, recation en alpha du groupe carbonyle, reactions de l’ion énolate, C-alkylation, addition conjuguée sur les alpha-énones, reaction de Witting.

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