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Cours 2023-2024

Chimie générale I [SCHIB118]

  • 7 crédits
  • 60h+20h
  • 1er quadrimestre
Langue d'enseignement: Français
Enseignant: Ravet Isabelle

Acquis d'apprentissage

Pour l'unité d'enseignement "chimie générale 1 ", au terme de son apprentissage, l’étudiant(e) sera en mesure :

  • de décrire la structure microscopique de la matière (niveau atomique et moléculaire) ;
  • de maitriser la nomenclature ;
  • de prédire les propriétés d’édifices moléculaires (géométrie, polarité)
  • de modéliser des transformations chimiques ;
  • d’utiliser la théorie des gaz parfaits
  • de réaliser des calculs de stœchiométrie ;
  • de définir les propriétés des solutions (concentration, abaissement cryoscopique, osmose, …) ;
  • d'écrire et pondérer des équations de réaction (dissociation, acide-base, redox, précipitation, combustion, …) ;
  • d’utiliser correctement le matériel de chimie pour réaliser des manipulations en laboratoire ;
  • d'utiliser les concepts théoriques pour analyser, exploiter et commenter des résultats expérimentaux ;
  • d’expliquer le principe et de réaliser différents titrages (acide-base, redox, …) ;
  • d'écrire des formes mésomères simples.
  • d'utiliser les concepts et règles de stéréochimie.

Objectifs

Cette unité d'enseignement a pour objectifs :

  • de donner à l'étudiant une formation de base rigoureuse dans certains aspects de la chimie générale (structure de la matière, réactivité et stœchiométrie) ;
  • de décrire la matière (corps pur ou mélanges) dans les trois niveaux de savoirs (macroscopique, microscopique et symbolique) ;
  • d'expliquer et prévoir les transformations chimiques en utilisant différents  concepts théoriques ;
  • de mener à bien une démarche expérimentale ;
  • de solutionner des problèmes en utilisant les raisonnements et outils mathématiques ;
  • d’interpréter des données présentées sous différentes formes (tableau, graphique, texte, …)

Contenu

L'unité d'enseignement est axée sur les théories fondamentales de chimie. La description de l'atome et l'étude de la nature des liaisons et interactions amènent à comprendre la structure et la géométrie des molécules ainsi que les différents états de la matière et les changements d'état. La classification par fonction des différentes molécules débouche sur la nomenclature de ces différents composés, sur leur comportement en solution aqueuse ainsi que sur leur réactivité. La stœchiométrie aborde les aspects quantitatifs des solutions et des réactions chimiques.

Table des matières

  • Introduction.
  • Chapitre 1 : Atomes et molécules : 1.1. Matière : mélange, corps purs 1.2. Atome 1.3. Masse atomique 1.3.1. Masse atomique d'un nuclide 1.3.2. Masse atomique d'un élément 1.3.3. Défaut de masse 1.4. Notion de mole 1.5. Structure atomique.
  • Chapitre 2 : Structure électronique des atomes 2.1. Spectre d'émission de l'hydrogène 3.2. Modèle atomique de Bohr 2.3. Insuffisances du modèle de Bohr 2.4. Modèle atomique de Schrödinger 2.5. Structure électronique et tableau périodique 2.6 Classification de Mendeleïev.
  • Chapitre 3 : Structure électronique et réactivité 3.1. Energie d'ionisation 3.2. Electroaffinité 3.3. Electronégativité 3.4. Caractère acido-basique 3.5. Formation d'ions 3.6. Etage d'oxydation.
  • Chapitre 4 : Structure et nomenclature des molécules 4.1. Liaisons chimiques 4.2. Nomenclature et formules de structures planes 4.3. Géométrie moléculaire.
  • Chapitre 5 : Forces intermoléculaires et lois des gaz 5.1. Etats de la matière 5.2 Interactions de Van der Waals 5.3. Ponts hydrogène 5.4. Forces intermoléculaires et propriétés physicochimiques 5.5 Lois des gaz. 5.5.1. Loi des gaz parfaits 5.5.2. Unités de pression 5.5.3. Pressions partielles 5.5.4. Solubilité des gaz 5.5.5. Densité des gaz.
  • Chapitre 6 : Grandeurs stœchiométriques 6.1. Les premières lois de la chimie 6.2. Masse moléculaire, masse molaire 6.3. Calcul de la quantité de matière chimique (n) 6.4. Solutions et concentration 6.5. Dilution 6.6. Problèmes stœchiométriques.
  • Chapitre 7 : Masse molaire et formules moléculaires 7.A. Détermination expérimentale de masses molaires 7.A.1. Propriétés colligatives 7.A.2. Spectrométrie de masse 7.B. Détermination expérimentale de formules moléculaires 7.B.1. Analyse élémentaire 7.B.2. Four à combustion.
  • Chapitre 8 : Réactions simples 8.1. Hydratation des oxydes 8.2. Réactions acide-base 8.3. Réactions d'oxydoréduction 8.4. Réactions de précipitation.
  • Chapitre 9 : Dissociation ionique 9.1. Notion d'électrolyte 9.2. Constante de dissociation d'un électrolyte 9.3. Mécanisme de dissociation 9.4. Produit ionique de l'eau
  • Chapitre 10 : Structure des composés carbonés 10.1. Représentation des molécules 10.2. Classification des molécules carbonées 10.3. Hybridation et géométrie moléculaire 10.4. Stéréochimie 10.5. Mésomérie 10.6. Caractérisation des molécules carbonées.

Description des exercices

Chaque semaine, est organisée une séance soit de travaux pratique (TP) soit de travaux dirigés (TD). La participation aux TP et TD est obligatoire. 2 séances de travaux pratiques sont réparties sur le quadrimestre : 1) Détermination expérimentale de la masse atomique de différents métaux. 2) Titrages rédox. Ces travaux pratiques sont évalués grâce aux interrogations écrites qui ont lieu au début de chaque manipulation et grâce aux rapports de laboratoire remis en fin de séance. Les autres semaines, séances de travaux dirigés : ces séances durent 2h. Les TD sont évalués au moyen de deux interrogations réparties sur le quadrimestre portant sur les matières traitées durant les séances de TD qui précèdent l'interrogation. Les dates des interrogations sont annoncées en début de quadrimestre.

Les travaux pratiques, les travaux dirigés et leurs évaluations sont susceptibles d'être adaptés pour se conformer aux exigences sanitaires. Toutes les modifications imposées par les conditions sanitaires seront communiquées aux étudiants via le site webcampus de l'unité d'enseignement SCHIB118 : Chimie générale I.

Disciplines

Sciences exactes et naturelles

Méthodes d'enseignement

Différentes approches sont utilisées dans cette unité d'enseignement :

  • Les concepts théoriques sont présentés sous forme d'un exposé magistral s'appuyant sur un "powerpoint". Ce dernier est mis à la disposition des étudiants sur le site web de l'université "webcampus" ;
  • Des exercices en petits groupes (environ 30 étudiants), encadrés par un assistant, permettent d'appliquer et d'approfondir les concepts théoriques ;
  • Des travaux pratiques en laboratoire, réalisés individuellement sous la supervision d'un assistant, permettent d'illustrer et de manipuler les concepts théoriques. Ils permettent également une apprentissage de l'utilisation correcte du matériel de base d'un laboratoire de chimie et des protocoles à respecter pour réaliser des manipulations simples.
  • Les méthodes d'enseignement sont susceptibles d'être adaptées pour se conformer aux exigences sanitaires.

Mode d'évaluation

L'unité d'enseignement "chimie générale I" est constituée de trois activités d'apprentissage :

- le cours théorique

- les travaux dirigés (exercices) (TD)

- les travaux pratiques (laboratoires) (TP)

Chacune de ces activités d'apprentissage est évaluée.

En cours de quadrimestre, l'étudiant(e)

  • est soumis(e) à des interrogations d'exercices (TD) dont la moyenne intervient à hauteur de 20 % dans la note finale de l’unité d’enseignement. L’étudiant(e) doit venir aux interrogations muni(e) d'une calculatrice simple, non programmable et sans couvercle. En cas d'absence de l'étudiant(e) au moment d'une interrogation, si cette absence est justifiée par un certificat médical, remis, au secrétariat de la faculté des sciences, au plus tard 5 jours ouvrables après la fin du certificat,  l'étudiant(e) doit représenter cette interro à la fin du quadrimestre, à une date qui lui sera communiquée en temps utile. Si l'absence n'est pas justifiée par un certificat médical, l'étudiant(e) obtient une note de 0/20 pour cette interro.
  • doit réaliser des travaux pratiques. Chaque séance de TP est évaluée par une interrogation d'entrée (1/4 des points) et un rapport de laboratoire (3/4 des points) qui doit être remis à l'assistant(e) endéans le délai précisé par ce(tte) dernier(e) lors de chaque TP.
    La moyenne des évaluations de TP constitue 10 % de la note finale de l’unité d’enseignement. En cas d'absence, si celle-ci est justifiée par un certificat médical, remis, au secrétariat de la faculté des sciences, au plus tard 5 jours ouvrables après la fin du certificat, l'étudiant(e) doit dans les trois jours ouvrables à compter du début de l'absence envoyer un mail à "didactique.chimie@unamur.be" pour signaler son absence en TP et s'informer de la date à laquelle il pourra récupérer ce TP. Si cette démarche n'est pas effectuée par l'étudiant(e) une note de 0/20 sera attribuée pour le TP concerné.Toute absence non justifiée par un certificat médical est sanctionnée par une note de 0/20 pour le TP concerné.

Les notes finales de TP et de TD sont acquises définitivement à la fin des activités correspondantes.

Durant la session d'examen clôturant le premier quadrimestre (janvier), l'étudiant(e) a un examen écrit portant sur l'ensemble de la matière de l'unité d'enseignement. Il s'agit d'un examen écrit à questions ouvertes contenant de nombreux exercices. Durant l’examen, l’étudiant(e) ne peut avoir accès à aucun document hormis le questionnaire et le formulaire réponse fournis par l’enseignant. L’étudiant(e) doit venir à l’examen muni(e) une calculatrice simple, non programmable et sans couvercle. L’étudiant(e) ne peut avoir sur lui (elle) ou à portée de main, aucun objet connectable.

 

Pour valider les crédits de l'unité d'enseignement l'étudiant(e) doit obtenir une note moyenne pondérée d'au moins 10/20.

La moyenne pondérée pour l'unité d'enseignement est calculée comme suit :  examen écrit en session (70%), note finale acquise en cours d'année pour TD (20%), note finale acquise en cours d'année pour TP (10%) .

L'évaluation des différentes activités d'apprentissage est susceptible d'être adaptée pour se conformer aux exigences sanitaires ce qui pourrait entrainer une modification de la pondération des différentes activités (cours, TD, TP) dans le calcul de la note finale de l'unité d'enseignement. Toutes les modifications imposées par les conditions sanitaires seront communiquées aux étudiants via le site webcampus de l'unité d'enseignement SCHIB118 : Chimie générale I.

 

Durant la session d'examen clôturant le second quadrimestre (mai-juin), l'étudiant(e) a un examen écrit portant sur l'ensemble de la matière de l'unité d'enseignement, s'il (elle) n'a pas validé les crédits correspondant à cette unité d'enseignement lors de la session de janvier. Il s'agit d'un examen écrit à questions ouvertes contenant de nombreux exercices. Durant l’examen, l’étudiant(e) ne peut avoir accès à aucun document hormis le questionnaire et le formulaire réponse fournis par l’enseignant. L’étudiant doit venir à l’examen avec une calculatrice simple, non programmable et sans couvercle. L’étudiant(e) ne peut avoir sur lui (elle) ou à portée de main, aucun objet connectable.

Pour valider les crédits de l'unité d'enseignement l'étudiant(e) doit obtenir une note moyenne pondérée d'au moins 10/20. Le calcul de la note moyenne pondérée est la même qu'en janvier. Les notes de TD et de TP acquises durant l'année sont conservées.

 

Durant la session d'examen d'été (août) l'étudiant(e)  a un examen écrit portant sur l'ensemble de la matière de l'unité d'enseignement, s'il (elle) n'a pas validé les crédits correspondant à cette unité d'enseignement  au cours de l'une des deux sessions précédentes. Il s'agit d'un examen écrit à questions ouvertes contenant de nombreux exercices. Durant l’examen, l’étudiant(e) ne peut avoir accès à aucun document hormis le questionnaire et le formulaire réponse fournis par l’enseignant. L’étudiant doit venir à l’examen avec une calculatrice simple, non programmable et sans couvercle. L’étudiant(e) ne peut avoir sur lui (elle) ou à portée de main, aucun objet connectable.

Pour valider les crédits de l'unité d'enseignement l'étudiant(e) doit obtenir une note moyenne pondérée d'au moins 10/20. Le calcul de la note moyenne pondérée est la même qu'en janvier et en juin. Les notes de TD et de TP acquises durant l'année sont conservées.

Sources, références et supports éventuels

Concentré de chimie, J.Wouters, PUN

Langue d'enseignement

Français

Lieu de l'activité

NAMUR

Faculté organisatrice

Faculté des sciences
Rue de Bruxelles, 61
5000 NAMUR

Cycle

Etudes de 1er cycle