v2.11.0 (5518)

Programme d'approfondissement - CHE_51051_EP : Electrons et noyaux en chimie moderne

Domaine > Chimie.

Descriptif

La compréhension de la structure moléculaire des substances telles que les métabolites, les ingrédients actifs, les toxines, les protéines, les catalyseurs et les matériaux est fondamentale pour saisir leur fonctionnalité. Mais quelles sont les méthodes les plus avancées utilisées pour étudier la structure chimique de ces systèmes ? Deux méthodes sont particulièrement prédominantes : la RMN (spectroscopie de résonance magnétique nucléaire) et l'électrochimie. La première se focalise sur le spin nucléaire des éléments, tandis que la seconde se concentre sur le transfert d'électrons. Chaque section de ce cours sera enrichie d'exemples tirés d'une vaste gamme de molécules et de matériaux, qui aideront non seulement à comprendre l'utilisation de ces techniques, mais aussi à discuter de leurs limites.

La RMN a des applications variées en chimie, en biologie et en physique. L'une des applications les plus répandues est l'IRM (imagerie par résonance magnétique), qui repose sur le temps de relaxation de l'eau dans les tissus ; nous explorerons les principes de base de cette technique.

Les applications de l'électrochimie sont essentielles dans notre monde moderne : énergie (batteries, supercondensateurs, électrolyseurs et piles à combustible), environnement (détection de polluants, capteurs) ou matériaux innovants (dépôt électrochimique, caractérisations électrochimiques). Nous aborderons une compréhension approfondie des mécanismes de transfert électronique et du rôle de l'interface électrode-électrolyte, et nous les mettrons en perspective avec des exemples actuels.

Langue du cours : Anglais

Crédits ECTS : 4

Objectifs pédagogiques

L'enseignement se structure autour de cours magistraux et de petites classes. Les cours dispensés embrassent l'ensemble des aspects théoriques et pratiques du module. Quant aux petites classes, elles peuvent prendre la forme de séances d'exercices, de lectures dirigées d'articles scientifiques ou de projets scientifiques encadrés, offrant ainsi un apprentissage diversifié et approfondi.

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme M1 IES - Innovation, Entreprise et Société

Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux

Vos modalités d'acquisition :

Tous les documents sont autorisés. Copies en couleur.

Examen écrit 2h30

Petites classes RMN sous la forme d'un projet RMN encadré.

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

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

    Vos modalités d'acquisition :

    Tous les documents sont autorisés. Copies en couleur.

    Examen écrit 2h30

    Petites classes RMN sous la forme d'un projet RMN encadré.

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

      La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

      Pour les étudiants du diplôme M1 CI - Chimie et Interfaces

      Vos modalités d'acquisition :

      Tous les documents sont autorisés. Copies en couleur.

      Examen écrit 2h30

      Petites classes RMN sous la forme d'un projet RMN encadré.

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

        Programme détaillé

        Le cours sera organisé en plusieurs parties:

        1. Introduction à la RMN: principes, caracteristiques, de l'échantillon à la mesure.
        2. RMN pulsée: modèle vectoriel comme base des expériences RMN
        3. Relaxation: théorie, mesure et conséquence sur le signal. Effet NOE.
        4. Déplacement chimique, couplage scalaire, systèmes de couplage.
        5. RMN bidimensionnelle
        6. Principes de l'électrochimie
          • Thermodynamique des réactions électrochimiques
          • Cinétique des réactions aux électrodes
          • Transfert de masse
          • Courbes potentiel-courant (régime stationnaire)
        7.  Méthodes
          • Montage expérimental
          • Méthodes en régime stationnaire
          • Voltampérométrie transitoire
        8.  Applications
          • Piles / accumulateurs
          • Fuel Cell
          • Supercondensateurs
          • Électrosynthèse inorganique

        Bibliographie :

        • NMR: The toolkit, Peter Hore, Jonathan Jones (Oxford University Press)
        • Understanding NMR spectroscopy, James Keeler (John Wiley & Sons, 2010)
        • Electrochemical methods: fundamentals and applications, Allen J. Bard, Larry R. Faulkner (John Wiley & Sons, 2022)
        • Elements of molecular and biomolecular electrochemistry, Jean-Michel Savéant, Cyrille Costentin (John Wiley & Sons, 2019)

        Mots clés

        Résonance Magnétique et Nucléaire, Relaxation, Electrochimie

        Méthodes pédagogiques

        cours magistraux, exercices, projet encadré, lectures guidées d'articles scientifiques
        Veuillez patienter