Qu'est ce que la chimie en PCEM1

Qu'est ce que la chimie en PCEM1 ?
1. Objectifs de la matière Etudier la structure de l'atome, des molécules et les réactions de chimie
organique.
C'est une matière qui allient apprentissage, compréhension et réflexion
(+++). 2. Les cours à la faculté > Pr Chap assure les cours magistraux. Les TD sont organisés par
d'autres professeurs (QCM)
> Livres possibles : Traité de chimie organique ou le Paul Arnaud (le
cours du Pr. Chap est extrêmement complet, ne pas perdre un temps
inconsidéré pour aller chercher des informations ailleurs, tout est
dans le cours !)
> Support : Toutes les diapositives des cours magistraux sont fournies
dans des polycopiés. Conseil pratique : découper les diapositives et
les coller au fur et à mesure de l'avancement du cours.
3. Modalités de contrôle de connaissances > 15 QCM en 1H, peu de QCM de cours purs, beaucoup d'exercices où les
notions vues en cours sont indispensables.
> Les sujets sont parfois longs, il faut être sûr de soi et méthodique
face à un exercice, surtout ne pas paniquer.
> Importance de l'entraînement en TD qui montre le raisonnement à faire
sur des exercices types.
4. Le programme > Atomistique : étude des atomes, de leurs compositions, de leurs
configurations, de leurs classifications, leurs interactions et leurs
assemblages formant des molécules.
> Chimie organique générale : c'est la chimie du carbone, étude des
structures de composés organiques, leurs nomenclatures, leurs
formules, leurs représentations et leurs réactivités.
> Chimie organique descriptive : études des réactions entre les
différentes fonctions. 5. Comment travailler sa chimie ? > La prise de note en cours : Le cours est projeté sous forme de
diapositives. Les commentaires du Pr. Chap sont d'une importance
cruciale. S'il y a bien un cours où il faut comprendre ce que l'on
prend en note, c'est la chimie !! Surtout ne pas reprendre en note ce
qui est projeté, c'est de la perte de temps. Captez les paroles du
professeur : s'il dit qu'il n'y a rien à retenir :ne pas retenir, s'il
dit qu'il faut apprendre par c?ur, apprendre par c?ur ... Le
professeur Chap fait ce qu'il dit !
> L'apprentissage des cours : Apprendre son cours au jour le jour (+++),
prendre le moins de retard possible. En effet le fait d'apprendre son
cours le jour même (groupe du matin) ou le lendemain permet de se
souvenir du cours en lui-même, donc l'apprentissage ne commence pas de
zéro. Avoir 15 jours de retard signifie n'avoir plus aucun souvenir du
cours en question. De plus avoir acquis les notions du cours précédent
permet de mieux aborder le cours magistral, en effet les cours de
chimie suivent une progression logique et il est inconcevable
d'aborder des notions sans avoir acquis ce qui a été précédemment
abordé (contrairement à d'autres matières où les chapitres peuvent ne
rien à voir les uns avec les autres).
> L'entraînement aux QCM : la base de données la plus précieuse se
trouve dans les annales (seulement janvier 2007 en chimie) et dans les
QCM proposés en TD.
Conseil pratique : garder le concours de 2007 sous la main et ne le
faire qu'en période de révisions. En effet c'est le seul sujet de type
concours élaboré par le Pr. Chap et il serait dommage de l'aborder
sans pouvoir le faire en condition de simulation de type concours.
Présence en TD, en effet les exercices ne sont que sommairement abordé
dans le cours magistral, les enseignements dirigés sont faits pour
s'entraîner. Conseil pratique : préparer les TD à l'avance en faisant
les QCM car le rythme des TD est élevé. Ne pas hésiter à poser des
questions aux enseignants, ils sont très compétents.
6. Expérience personnelle des tuteurs en chimie. Atomistique, qu'est ce qu'un atome ? 1. Définitions * L'atome est constitué d'un noyau composé de protons et de neutrons
(formant les nucléons) autour desquels gravitent des électrons : . les protons possèdent une charge q = +1 : ils sont positif
. les neutrons (comme leur nom l'indique) sont neutres : q = 0
. le champ électronique périphérique est composé d'électrons chargés
négativement
q = -1 Il faut noter que :
- la masse du neutron et celle du proton sont quasiment identiques
- l'électron a une masse environ 2000 fois inférieure à celle d'un
nucléon (1836)
- tout atome est électriquement neutre, c'est-à-dire qu'il possède
autant de protons que d'électrons. Si les charges ne sont pas
égalisées, on parle d'ions.
Ex : Cl- est un anion ; Na+ est un cation ; Cl et Na sont des atomes. * Le nucléide est l'espèce atomique définie par : AZX
avec : A = nombre de masse = nombre de nucléons
Z = numéro atomique = nombre de protons (ou d'électrons)
A - z = nombre de neutrons
* L'élément est défini par : ZX . C'est l'ensemble des atomes qui possède
le même nombre de protons dans leur noyau. * Les isotopes d'un même élément sont les nucléides ayant Z identique mais
A différents.
Ex : Hydrogène 11H Deutérium 21H
Tritium 31H Remarque : Les propriétés physiques d'un atome découlent de son noyau alors
que les propriétés chimiques d'un atome découlent de sa couche électronique
la plus périphérique également appelée couche de valence. Les isotopes d'un
même élément possèdent donc les mêmes propriétés chimiques mais diffèrent
par leurs propriétés physiques. Ex : 3H 14C 32P 131I sont des isotopes radioactifs.
2. Quantifications * La mole (mol) est l'unité physique et chimique de quantité de matière. La
mole correspond à la quantité de matière d'un système contenant autant de
particules individuelles (atomes, molécules ou ions) qu'il y a d'atomes
dans 12 g de carbone 12C.
Ce nombre est le nombre d'Avogadro NA = 6,022.1023
|Millimole (mmol) |1mmol = 10-3 mol |6,022.1020 Atomes |
|Micromole (mmol) |1umol = 10-6 mol |6,022.1017 Atomes |
|Nanomole (mmol) |1nmol = 10-9 mol |6,022.1014 Atomes |
|Picomole (mmol) |1pmol = 10-12 mol |6,022.1011 Atomes |
|Femtomole (mmol) |1fmol = 10-15 mol |6,022.108 Atomes |
|Attomole (mmol) |1amol = 10-18 mol |6,022.105 Atomes | * Le molaire (M) est l'unité de concentration utilisée : 1 M = 1 mol/l Ex : 1 mM = 10-3 M = 6,022.1020 Atomes/l = 6,022.1017 Atomes/ml * L'unité de masse atomique (u.m.a.) est définie comme 1/12 de la masse
d'un atome du nucléide 12C, sachant qu'une mole de 12C pèse 12g.
Donc un atome de 12C a une masse de 12 u.m.a. et si on prend NA de 12C, on
aura une masse de 12 g. Une u.m.a. vaut approximativement 1,66054 × 10-27
kg (valeur à ne pas retenir). Par conséquent : 1 u.m.a X NA = 1 g * La masse atomique moyenne d'un élément est la masse moyenne de cet
élément en u.m.a. en prenant compte de l'abondance de ses différents
isotopes. Il faut retenir que la masse moyenne atomique d'un élément est
différente du nombre de masse (même si extrêmement proche). Structure de l'atome 1. Les orbitales atomiques : Les électrons gravitent autour du noyau de l'atome, formant ainsi des
couches électroniques. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, on ne
considère pas que les électrons gravitent autour du noyau sur une orbite
(comme la terre gravite autour du soleil), on considère qu'ils gravitent de
façon indescriptible autour du noyau.
Par conséquent, il est impossible de connaître la position exacte de
l'électron autour du noyau mais il est possible de déterminer un volume
dans lequel la probabilité de présence de l'élection est de plus de 95% :
l'orbitale atomique. Remarque : Une orbitale va pouvoir contenir au maximum deux électrons (cf
les nombres quantiques) ; ainsi, plus l'atome contiendra d'électrons, plus
il y aura d'orbitales. 2. Les nombres quantiques : Pour définir une orbitale atomique, on utilise 3 nombres quantiques : on
dit que l'orbitale est définie par {n ; l ; m}.
1. Le nombre quantique principal ou n
- définit le niveau d'énergie de l'orbitale
Par correspondance avec ce qui a été vu au lycée, on peut associer la
couche K ( la plus interne ) au nombre quantique n = 1, L au nombre n = 2,
M au nombre n = 3, etc ...
- n est un nombre entier et non nul n ? 1 2. Le nombre quantique secondaire ou l
- définit la forme de l'orbitale
- l est un nombre entier défini tel que 0 ? ? ? n-1 A chaque valeur de l, on associe une lettre qui caractérise la forme de
l'orbitale :
- ? = 0 on parle d'une orbitale de type s
- ? = 1 on parle d'une orbitale de type p
- ? = 2 on parle d'une orbitale de type d
- ? = 3 on parle d'une orbitale de type f 3. Le nombre quantique magnétique ou m
- définit l'orientation de l'orbitale
- m est un nombre entier défini tel que -? ? m ? +?
Exemples___________________________________________________________________ . n = 1
D'où l ne peut prendre que la valeur 0 ( 0 ? ? ? n-1 )
D'où m ne peut prendre lui aussi que la valeur 0 ( -? ? m ? +? ) ? ainsi, au niveau d'énergie 1, il existe 1 orbitale de type s définie par
les nombres quantiques {1 ; 0 ; 0}. . n = 2
D'où ? peut prendre les valeurs 0 et 1
D'où m peut prendre les valeurs 0 si ? = 0
-1 ; 0 ; 1 si ? = 1 ? ainsi, au niveau d'énergie 2, il existe :
1 orbitale s définie par les nombres quantiques {2 ; 0 ; 0}
3 orbitales p définie par les nombres quantiques {2 ; 1 ; -1}, {2 ; 1 ; 0}
et {2 ; 1 ; 1} soit au total 4 orbitales. EXERCICE _________________________________________________________________ Faire la même chose pour n = 3 et n = 4.
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