Décrivant la matière au niveau macroscopique par des espèces chimiques aux propriétés physiques et chimiques caractéristiques, le chimiste la modélise au niveau microscopique par des entités chimiques dont la structure électronique permet de rendre compte et de prévoir diverses propriétés.

› Description microscopique

L’étude proposée dans cette UE est centrée sur la classification périodique des éléments, outil essentiel du chimiste, dans l’objectif de développer les compétences relatives à son utilisation : extraction des informations qu’elle contient, prévision de la réactivité des corps simples, prévision de la nature des liaisons chimiques dans les corps composés, etc.

On se limite aux principales caractéristiques de la liaison chimique, à l’exclusion de modèles plus élaborés comme la théorie des orbitales moléculaires qui sera étudiée en seconde année.

Ce module permet une introduction aux notions de base de chimie quantique (introduction de l’équation de Schrödinger, et des nombres quantiques caractérisant un électron au sein d’un atome ou d’un ion monoatomique).

› Description macroscopique

La finalité de ce module est de faire le lien entre certaines propriétés macroscopiques d’une espèce chimique moléculaire ou atomique (température de changement d’état, solubilité, …) et la description microscopique des entités chimiques qui la composent (polarité, polarisabilité…).

Les liaisons intermoléculaires sont décrites et la notion de solvant est abordée (en relation avec l’UE de chimie organique)

Ce module est complété par des travaux pratiques (UE Physique et Chimie Expérimentale 1).

Contenus des enseignements :

1) L’atome

Les modèles historiques – Le modèle quantique – Retour sur l’atome d’hydrogène et la quantification de l’énergie.

Description des orbitales atomiques (nombres quantiques, formes des OA, énergie …).

Configuration électronique (règle de remplissage) électrons de cœur et électrons de valence.

2) Classification périodique

Architecture et lecture du tableau périodique – Evolution des propriétés au sein de la classification…- Modèle de Slater.

3) Molécule et entité polyatomique

Le modèle de Lewis – Géométrie et modèle de Gillespie (méthode VSEPR) – Théorie de l’hybridation (méthode CLOA) – Polarité – Moment dipolaire – Polarisabilité.

4) Interactions intermoléculaires – Propriétés de la matière - Solvants

Interactions de Van der Waals – Liaison hydrogène - Grandeurs caractéristiques des solvants : moment dipolaire et permittivité relative.

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

• Établir une configuration électronique d’un atome (ou d’un ion) dans son état fondamental,

• Utiliser la classification périodique des éléments pour déterminer, justifier ou comparer des propriétés (oxydo-réduction, aptitude à la complexation, polarisabilité, …),

• Construire une entité polyatomique avec le modèle de Lewis et prévoir sa géométrie par la méthode VSEPR,

• Vous approprier les outils de description des entités chimiques (liaison, géométrie, polarité, notion de nuage électronique, polarisabilité….),

• Établir des corrélations entre certaines propriétés physiques de la matière et la structure électronique des atomes/molécules qui la constituent. (Faire le lien entre propriétés physiques et chimiques des espèces chimiques (niveau macroscopique) et la structure électronique des entités chimiques (niveau microscopique) qui permet de rendre compte et de prévoir certaines de ces propriétés),

• Appréhender la notion de solvant, au niveau microscopique à travers les interactions intermoléculaires et au niveau macroscopique par leur utilisation au laboratoire, dans l’industrie et dans la vie courante (lien avec une UE de TP).

Baccalauréat

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, QCM, contrôles de leçons…