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B306 CHIMIE PHYSIQUE

En pratique

  • Cette unité d'enseignement (UE) articule 2 activités d'apprentissage :
    • CHIMIE PHYSIQUE APPLIQUÉE
    • LABORATOIRE DE CHIMIE PHYSIQUE APPLIQUÉE
  • En 2023-2024, elle s'organise au premier quadrimestre et couvre 3 crédits (ECTS).
  • L'enseignement est principalement centralisé dans le campus : Gramme
  • Cette UE est remédiable d'une session à l'autre
  • Modalités d'enseignement
    • Auditoire
    • Groupe classe
    • Sous-groupe
    • Travaux pratiques dans un local équipé spécifiquement

Activité d’apprentissage

Les finalités de l'UE

La finalité principale de cette unité d’enseignement est d’aborder l’étude de la réaction chimique sous l’angle de la thermodynamique chimique, et ainsi de compléter la formation en chimie générale entreprise au Bloc 1. Une attention est aussi accordée à l’étude du comportement de systèmes physico-chimiques. Par ailleurs, dans le contexte de l’analyse chimique, et dans la continuité du Bloc 2, cette unité d’enseignement propose aussi une introduction à certaines techniques spectrophotométriques d’analyse, qui mettent également en jeu des principes de la physico-chimie. D’un point de vue pratique, les séances de laboratoire ont pour but d’illustrer divers concepts développés dans le cadre du cours, avec comme ligne de conduite essentielle leur mise en application dans le contexte de l’analyse chimique.

Les contenus de l'UE

Le Cours de Chimie Physique appliquée s’articule autour des thématiques suivantes :

  • Thermodynamique chimique : enthalpie et énergie interne, variation d'enthalpie et d'énergie interne, cycle de Hess, enthalpies de formation, de combustion, de dissolution, ... , énergies de liaisons, chaleurs molaires, loi de Kirchhoff, entropie, entropie absolue et variation d'entropie, spontanéité, enthalpie et énergie libre, constante d’équilibre et loi de Van’t ’Hoff, potentiel chimique.
  • Systèmes physiques et équilibres entre phases : diagrammes de phases, relation de Clausius-Clapeyron, loi de Raoult, loi de Henry, diagrammes température – composition (systèmes liquide – vapeur) et distillation (cas idéaux et azéotropiques), propriétés collatives.
  • Introduction aux techniques spectrales d’analyse : spectrophotométrie (interprétation du phénomène absorption dans le domaine UV-Visible, loi de Beer-Lambert et conditions d’application, principes de fonctionnement d’un spectrophotomètre UV-Visible), absorption et émission atomique, étalonnages et analyse quantitative.

Le Laboratoire de Chimie Physique illustre concrètement les thématiques suivantes par le biais de l’expérimentation :

  • Dosage spectrophotométrique du fer à une longueur d’onde.
  • Dosage spectrophotométrique d'un mélange de chrome et de cobalt à deux longueurs d’ondes.
  • Détermination d’une enthalpie de réaction par application de la relation de Van’t’Hoff (mesure d’une constante d’équilibre à différentes températures).
  • Dosage complexométrique de l’aluminium.

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

Au terme de l’UE, et en autonomie, l’étudiant :

  • Établit et calcule des bilans énergétiques et entropiques associés aux réactions chimiques en utilisant de manière adéquate et justifiée diverses données thermodynamiques caractéristiques des substances impliquées dans ces réactions (résolution de problèmes divers).
  • Détermine et justifie de manière raisonnée, le caractère spontané ou non d’une transformation physique et/ou chimique par le biais du calcul de grandeurs thermodynamiques adéquates.
  • Calcule la constante d’équilibre d’une réaction chimique a` l’aide de grandeurs thermodynamiques associées, et justifie qualitativement et quantitativement l’influence de la température sur la constante d’équilibre.
  • Décrit et interprète le diagramme de phase d’un corps pur.
  • Calcule la composition d’un système binaire idéal liquide – vapeur en utilisant la loi de Raoult et justifie les encarts observés dans cas de systèmes non idéaux.
  • Utilise de manière raisonnée les différents types de diagrammes température – composition dans le cadre de la distillation.
  • Justifie le comportement d’espèces chimiques en solution dans le contexte de la spectrophotométrie UV- Visible et calcule des grandeurs caractéristiques de ces espèces en utilisant la loi de Beer-Lambert.
  • Décrit les principes physico-chimiques de diverses méthodes spectrales d’analyse ainsi que le fonctionnement d’instruments analytiques utilisés dans ce contexte (spectrophotométrie UV-Visible, absorption et émission atomique, ICP).
  • Utilise les lois et principes de la spectrophotométrie UV-Visible dans le but de déterminer des concentrations d’espèces chimiques par cette méthode d’analyse, dans le cadre de situations-problèmes ou en exploitant des données expérimentales obtenues au laboratoire.
  • Détermine des paramètres thermodynamiques (constante d’équilibre, enthalpie de réaction) dans le cadre de situations-problèmes ou en exploitant des données expérimentales obtenues au laboratoire.

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Le cours de Chimie Physique appliquée consiste en un exposé oral accompagné d’un support PowerPoint. Les concepts importants y sont présentés, démontrés et illustrés par la résolution de problèmes issus de situations concrètes. Durant les séances de cours, des moments spécifiques consacrés à la résolution d’exercices permettent de renforcer les concepts théoriques.

Le laboratoire de Chimie Physique appliquée propose une illustration pratique des concepts développés au cours théorique, en mettant l’accent sur l’analyse chimique. En pratique, les étudiants réalisent les manipulations proposées endéans le temps imparti. L’enseignant introduit préalablement chaque manipulation par une brève séance explicative. Ce travail pratique est réalisé par groupes de deux étudiants (binôme) et un rapport de laboratoire doit être fourni au terme de chaque séance.

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

Dans cette Unité d’Enseignement, les concepts théoriques abordés peuvent se révéler complexes. Il est donc vivement conseillé de réaliser des synthèses personnelles au fur et à mesure des séances de cours, et y travailler régulièrement est une stratégie utile à la réussite. Ainsi, pour une bonne compréhension de l’ensemble des contenus, il importe de pouvoir prendre conscience des liens étroits existant entre les différents chapitres. L’implication dans la résolution des exercices proposés durant le cours constitue par ailleurs une clé fondamentale de la réussite.

Pour le laboratoire, il importe de préparer activement, par une lecture approfondie des notes de laboratoire, la (les) manipulation(s) prévue(s) lors de chaque séance. Cette préparation permet une planification correcte du travail demandé, une meilleure compréhension de la tâche à effectuer et une prise en compte des aspects liés à la sécurité lors des manipulations.

Examen de Chimie Physique appliquée

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés, avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Évaluation du Laboratoire de Chimie Physique appliquée (travail année)

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est en équipe de travail. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours ouvert, avec des documents autorisés, avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Examen de Laboratoire de Chimie Physique appliquée

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions, formulations personnelles. Elle se déroule avec des documents autorisés, avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Règles de l’UE

Comment la note globale de l’UE est-elle déterminée ?

Explication de la pondération des différentes épreuves

L’évaluation de cette unité d’enseignement prend en compte la note obtenue pour l’activité d’apprentissage «Chimie Physique appliquée» (note du cours, NC/20) et celle obtenue pour l’activité d’apprentissage «Laboratoire de Chimie Physique appliquée» (note de laboratoire, NL/20).

Évaluation de «Chimie Physique appliquée » (établissement de NC/20)

Quelle que soit la session d’examens, la note du cours de chimie physique appliquée (NC/20) est basée uniquement sur une note d’examen (NE/20), et donc NC/20 = 100% NE/20. Lors de son calcul, la note NC/20 est arrondie à l’unité. 

Évaluation du «Laboratoire de Chimie Physique appliquée » (établissement de NL/20)

La présence aux séances de laboratoire de chimie physique est obligatoire. Toute absence non justifiée sera sanctionnée par une note de 0/20 pour le travail de la séance concernée (rapport de laboratoire).

La note de laboratoire (NL/20) se compose de deux notes, chacune d’elles intervenant pour moitié dans le calcul de la note de laboratoire :

  • Une note relative au travail de l’année (rapports de laboratoire). La note relative au travail de l’année est conservée d’une session d’examens à l’autre (le travail de l’année constitue une activité non remédiable).
  • Une note obtenue lors d’un examen de laboratoire. En cas de non-présentation de l’examen de laboratoire, l'étudiant.e se verra attribuer la mention PP ou PR pour l'ensemble de l’activité d'apprentissage «Laboratoire de Chimie Physique appliquée» (PP = absence non justifiée à l'examen ; PR = l’étudiant.e "signe" l’examen). En cas d’examen de laboratoire jugé non-recevable, la mention PR sera également attribuée à l’activité d'apprentissage.

Lors de son établissement, la note NL/20 est arrondie à l’unité.

Calcul de la note globale de l’unité d’enseignement (établissement de NG/20)

La note globale l’Unité d’Enseignement (NG/20) est calculée au terme de chaque session selon : NG/20 = 75% NC/20 + 25% NL/20. Cette note globale est arrondie à l'unité, et l’UE est validée si NG/20 >= 10/20.

Quelles sont les informations administratives de cette UE ?