La liaison chimique

  • ECTS

    2 crédits

  • Composante

    Collège Sciences et Technologies pour l’Energie et l’Environnement (STEE)

  • Volume horaire

    19,5h

Description

Le but de cette UE est une initiation à l’élaboration de diagrammes d’orbitales moléculaires.

 

Cette UE est la continuité de l’UE Des particules à l’atome (L2-modèle quantique de l’atome). Un bilan sur les atomes polyélectroniques et le modèle de Slater (vu en première année : UE Architecture de la matière) est réalisé.

 

Comme dans le cas de l’atome, le comportement électronique dans la molécule est décrit en utilisant un modèle quantique. Et comme dans le cas des atomes polyélectroniques, il est impossible de trouver une solution exacte de l’équation de Schrödinger, des approximations seront nécessaires.

 

Les approximations fondamentales (Born-Oppenheimer, approximation monoélectronique, combinaison linéaire d’orbitales atomiques) sont données ; l’interaction de deux orbitales atomiques identiques sur deux centres est traitée mathématiquement dans le cadre de ces approximations.  Puis une généralisation est effectuée et l’étude de molécules « simples » est envisagée en tenant compte des résultats généralisés. Cette étude est donc très largement qualitative, elle permet la description de la structure électronique des molécules et permet de faire le lien avec certaines propriétés de ces molécules. (Diagrammes d’OM par la méthode LCAO – initiation à la méthode des fragments et à la théorie de Hückel simple).

La suite logique de cette UE est l’UE Initiation à la réactivité des molécules et l’UE Chimie organique 3.

 

Le contenu de l’enseignement se répartit comme suit :

. Bilan atomes polyélectroniques – modèle Slater

. Interactions de deux orbitales atomiques sur deux centres

. Application aux entités contenant H ou He (H2+, H2, HHe+)

. Molécules AH2 et AH (initiation à la méthode des fragments)

. Molécules diatomiques A2 et AB

. Introduction à la méthode de Hückel pour des systèmes p « simples »

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Objectifs

. Utiliser les outils mathématiques nécessaires à la résolution d’un problème de chimie quantique ;

. Décomposer un problème complexe en éléments plus simples ;

. Maîtriser les notions d’orbitales moléculaires liantes, anti-liantes et non-liantes ;

. Construire un diagramme d’orbitales moléculaires dans le cas de molécules « simples » (Méthode LCAO – Fragments – Hückel)

. Utiliser un diagramme pour interpréter des propriétés et éventuellement la réactivité d’un composé ;

. Reconnaître les orbitales frontalières (basse vacante et haute occupée)

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Heures d'enseignement

  • La liaison chimique - CMCours Magistral9h
  • La liaison chimique - TDTravaux Dirigés10,5h

Pré-requis nécessaires

UE Architecture de la matière (L1)

UE Des particules à l’atome (L2)

UE Mathématiques (L1 et L2)

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Contrôle des connaissances

Evaluation Continue Intégrale (ECI) 100%

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Compétences visées

Bloc 1

Communiquer et collaborer

 

C 1.1. Maitriser les outils numériques

 

N/A

 

C 1.2. Collaborer et communiquer dans le cadre d'un projet scientifique

 

N/A

 

C 1.3. Développer la pratique d’une langue étrangère dans les domaines scientifiques

 

N/A

Bloc 2

Élaborer une démarche scientifique

 

C 2.1. Maitriser les techniques et les appareils de laboratoire

 

N/A

 

C 2.2. Concevoir et mettre en œuvre une démarche scientifique

 

N/A

 

C 2.3. Modéliser un phénomène physico-chimique

 

Compétent

Bloc 3

Analyser en se reposant sur un socle de connaissances scientifiques

 

C 3.1. Développer un esprit critique sur les données expérimentales

 

Compétent

 

C 3.2. Relier un phénomène macroscopique aux processus microscopiques

 

Compétent

 

C 3.3. Mobiliser les concepts mathématiques dans les domaines physico-chimiques

 

Compétent

Bloc 4

Construire son projet

 

C 4.1. Explorer le monde professionnel pour orienter son projet

 

N/A

 

C 4.2. Identifier sa responsabilité individuelle et collective au sein d’une structure professionnelle

 

N/A

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