v2.11.0 (5518)

Cours scientifiques - CHE_41031_EP : Orbitales, molécules et matériaux

Domaine > Chimie.

Descriptif

De nombreux enjeux sociétaux, tels que la transition énergétique, la santé, l’environnement et les nouvelles technologies, posent des questions scientifiques relevant directement de la chimie. A ce titre, la chimie est une discipline qui se doit, à minima, d’être présente dans la culture générale d’un futur cadre polytechnicien.

Le cours est construit pour s’adresser à tous les élèves intéressés, sans prérequis de plus par rapport aux enseignements communs de CPGE (MP/PC). Les élèves qui envisagent de faire de la chimie en 3ème année, et par la suite, trouveront dans ce cours de nouvelles notions, fondamentales pour la poursuite de leur apprentissage en chimie moléculaire et en chimie des matériaux. Les autres élèves s’enrichiront d’une culture scientifique générale et rigoureuse qui pourra leur être d’une grande utilité pour d’autres disciplines comme la biologie ou la physique moléculaire.     

En s’appuyant sur des notions de base de la mécanique quantique, vues en tronc commun, la théorie des orbitales moléculaires sera présentée. Elle servira ensuite de colonne vertébrale à ce cours pour construire les outils utiles à la compréhension de la structure électronique des molécules et des solides unidimensionnels, ainsi que de leur réactivité et de certaines propriétés. Cet enseignement sera illustré en mettant l’accent sur la place et l’importance des petites molécules, telles que N2, CO2 ou CH4, dans la transition énergétique.

 

Objectifs pédagogiques

Le cours propose d’établir et de renforcer les bases fondamentales et rationnelles de cette discipline et de les illustrer par de nombreuses applications, notamment dans le domaine de l’énergie.

35 heures en présentiel (10 blocs ou créneaux)

effectifs minimal / maximal:

20/120

Diplôme(s) concerné(s)

Parcours de rattachement

domaines Saclay

ODD 3 Bonne santé et bien-être, ODD 9 Industrie, Innovation et Infrastructure.

Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux

Aucun pré-requis Les notions de chimie acquises dans l'enseignement secondaire et en classe préparatoire MP sont suffisantes pour suivre le cours. Il est cependant à noter qu'une familiarité plus importante avec la chimie, acquise notamment par les élèves issus des classes préparatoires PC, peut donner de prime abord un accès plus aisé au cours. Les élèves non issus de la filière PC auront donc probablement un investissement minimum à fournir pour combler cette hétérogénéité initiale. L'organisation du cours (petites classes séparées dans la mesure du possible; tutorat) a été pensée pour faciliter cette progression.

Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant

Aucun pré-requis Les notions et connaissances de chimie acquises dans l'enseignement secondaire et en classe préparatoire MP sont suffisantes pour suivre le cours. Il est cependant à noter qu'une familiarité plus importante avec la chimie, acquise notamment par les élèves issus des classes préparatoires PC, peut donner de prime abord un accès plus aisé au cours. Les élèves non issus de la filière PC auront donc probablement un investissement minimum à fournir pour combler cette hétérogénéité initiale. L'organisation du cours (petites classes séparées dans la mesure du possible; tutorat) a été pensée pour faciliter cette progression.

Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique

Aucun pré-requis Les notions de chimie acquises dans l'enseignement secondaire et en classe préparatoire MP sont suffisantes pour suivre le cours. Il est cependant à noter qu'une familiarité plus importante avec la chimie, acquise notamment par les élèves issus des classes préparatoires PC, peut donner de prime abord un accès plus aisé au cours. Les élèves non issus de la filière PC auront donc probablement un investissement minimum à fournir pour combler cette hétérogénéité initiale. L'organisation du cours (petites classes séparées dans la mesure du possible; tutorat) a été pensée pour faciliter cette progression.

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux

Vos modalités d'acquisition :

Examen écrit classant de 3h. Tous documents autorisés, ainsi que la calculatrice. La participation en PC et le rendu des DM comptent pour les notes de module.

Les modalités d'examen en cas de rattrapage, probablement un examen oral, seront précisées le cas échéant.

Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
    L'UE est acquise si note finale transposée >= C
    • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

    Le coefficient de l'UE est : 10

    La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

    La note obtenue est classante.

    Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique

    Vos modalités d'acquisition :

    Examen écrit classant de 3h. Tous documents autorisés, ainsi que la calculatrice. La participation en PC et le rendu des DM comptent pour les notes de module.

    Les modalités d'examen en cas de rattrapage, probablement un examen oral, seront précisées le cas échéant.

    Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
      L'UE est acquise si note finale transposée >= C
      • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

      Le coefficient de l'UE est : 10

      La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

      La note obtenue est classante.

      Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant

      Vos modalités d'acquisition :

      Examen écrit classant de 3h. Tous documents autorisés, ainsi que la calculatrice. La participation en PC et le rendu des DM comptent pour les notes de module.

      Les modalités d'examen en cas de rattrapage, probablement un examen oral, seront précisées le cas échéant.

      Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
        L'UE est acquise si note finale transposée >= C
        • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

        Programme détaillé

        Programme des 10 séances:

         

        - Séances 1 à 5 centrées sur les molécules organiques

        • 1 : Structure électronique des atomes et des molécules diatomiques (orbitales atomiques et moléculaires; approximation monoélectronique; méthode des variations)
        • 2 : Méthode des fragments (application aux molécules AHn; diagrammes de corrélation)
        • 3 : Méthode de Hückel (systèmes pi; énergie de résonance et aromaticité)
        • 4 : Méthode des perturbations (Réactivité bimoléculaire; orbitales frontières; sélectivité)
        • 5 : Réactions de cycloaddition (Règles de sélection; régiosélectivité; hétérodiènes et diénophiles)

         

        - Séances 6 et 7 centrées sur les complexes organométalliques

        • 6 : Complexes organométalliques 1 (décompte électronique; types de ligands; structure électronique; effets sigma)
        • 7 : Complexes organométalliques 2 (effets pi; influence des ligands; réactivité et catalyse)

         

        - Séances 8 à 10 centrées sur les solides moléculaires

        • 8 : Organisation des molécules à l’état solide (interactions intermoléculaires et entre radicaux pi)
        • 9 : Matériaux conducteurs organiques (structures unidimensionnelles et de bande; sels organiques conducteurs)
        • 10 : Matériaux conducteurs organiques et OLED (transition de Peierls; diodes électroluminescentes organiques)

        Mots clés

        chimie organique; chimie organométallique; chimie des matériaux; structure électronique; réactivité chimique; orbitales moléculaires
        Veuillez patienter