2021-2022 / CHIM0738-1

Chimie générale

Théorie

Pratique

Durée

Théorie : 30h Th
Pratique : 20h Pr, 8h REPE

Nombre de crédits

 Bachelier en sciences géologiques6 crédits 

Enseignant

Théorie : Loïc Quinton
Pratique : Loïc Quinton

Coordinateur(s)

Loïc Quinton

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue française

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Description de l'enseignement:
Le cours de chimie générale fait largement la place à une approche expérimentale. Nous sommes convaincus que les étudiants seront plus réceptifs vis-à-vis d'une Chimie décrite de manière pratique, en mettant l'accent sur les applications qui en découlent.
 Table des matières:
Chapitre 1 : Matière et Atomes, Rappels
1.A       Introduction: structure de l'atome, isotopes, loi de conservation de la matière. 1.B       Périodicité des éléments. 1.C       Notions clés: masses atomiques et moléculaires, mole, masse et volume molaires.
Chapitre 2 : Atomes et Electrons
2.A       La Lumière: onde électromagnétique, spectroscopie d'absorption, émission atomique,              l'effet photoélectrique. 2.B       Structure de l'atome: modèle planétaire de Bohr, dualité onde-corpuscule, mécanique              ondulatoire, modèle de l'atome selon Schrödinger, nombres quantiques et orbitales                  atomiques.   2.C       Configuration électronique des éléments: nombre quantique de spin, exclusion de                    Pauli, règles de Klechkowski et de Hund. 
Chapitre 3 : Molécules et Complexes
3.A       La liaison chimique: introduction et rappels 3.B       Théorie de la liaison de valence et des orbitales moléculaires: liaison de valence,                      modèle LCAO, électronégativité, dipôle électrique et moment dipolaire.  3.C       Géométrie des molécules: modèle VSEPR, hybridation des orbitales, les complexes                  métalliques, les molécules organiques. 3.D       Liaisons de faibles énergies: forces de Van der Walls et liaison hydrogène.
Chapitre 4A : Thermochimie et 1er Principe de la Thermodynamique
4A.A       Introduction à la thermodynamique: définitions et outils. 4A.B       Premier Principe: Energie interne, Enthalpie, Etat standard, chaleurs molaires. 4A.C       Variation d'enthalpie: cycle de Hess, enthalpies de liaison et de formation.
Chapitre 4B : Thermodynamique Chimique
4B.A       Introduction. 4B.B       L'entropie S, la fonction d'état du désordre: deuxième et troisième principes. 4B.C       Entropie libre de Gibbs: définition, critère de spontanéité, relation à la constante                      d'équilibre.
Chapitre 5 : L'équilibre Chimique
5.A        Introduction: constante d'équilibre et quotient de réaction. 5.B        L'équilibre chimique: équilibre dynamique, équilibres homo/hétérogène. 5.C        Principe de Le Chatelier: effets de la concentration, de la pression et de la                               température.
Chapitre 6 : L'équilibre Acido-Basique
6.A        Introduction: définition, acides polyprotiques, dissociation des électrolytes, force des               acides et des bases. 6.B        phmétrie: produit ionique, calculs de pH, propriétés acido-basiques des sels. 6.C        Solutions tampons et indicateurs colorés. 6.D        Diagrammes de Sillèn et fonction de distribution des espèces. 6.E        Titrages acide-base.   Chapitre 7 : Réactions de précipitation
7.A       Introduction: produit de solubilité Kps et solubilité. 7.B       Réactions de précipitation. 7.C       Solubilité et effet d'ion commun. 7.D       Solubilité et effet du pH. 7.E       Précipitation des hydroxydes metalliques.
Chapitre 8 : Equilibre de complexation
8.A       Les réactions de complexation. 8.B       Equilibre de complexation. 8.C       Diagrammes de distribution. 8.D       Solubilité et formation d'ions complexes. 8.E       Base de l'analyse qualitative.

Théorie

Description de l'enseignement:
Le cours de chimie générale fait largement la place à une approche expérimentale. Nous sommes convaincus que les étudiants seront plus réceptifs vis-à-vis d'une Chimie décrite de manière pratique, en mettant l'accent sur les applications qui en découlent.
 Table des matières:
Chapitre 1 : Matière et Atomes, Rappels
1.A       Introduction: structure de l'atome, isotopes, loi de conservation de la matière. 1.B       Périodicité des éléments. 1.C       Notions clés: masses atomiques et moléculaires, mole, masse et volume molaires.
Chapitre 2 : Atomes et Electrons
2.A       La Lumière: onde électromagnétique, spectroscopie d'absorption, émission atomique,              l'effet photoélectrique. 2.B       Structure de l'atome: modèle planétaire de Bohr, dualité onde-corpuscule, mécanique              ondulatoire, modèle de l'atome selon Schrödinger, nombres quantiques et orbitales                  atomiques.   2.C       Configuration électronique des éléments: nombre quantique de spin, exclusion de                    Pauli, règles de Klechkowski et de Hund. 
Chapitre 3 : Molécules et Complexes
3.A       La liaison chimique: introduction et rappels 3.B       Théorie de la liaison de valence et des orbitales moléculaires: liaison de valence,                      modèle LCAO, électronégativité, dipôle électrique et moment dipolaire.  3.C       Géométrie des molécules: modèle VSEPR, hybridation des orbitales, les complexes                  métalliques, les molécules organiques. 3.D       Liaisons de faibles énergies: forces de Van der Walls et liaison hydrogène.
Chapitre 4A : Thermochimie et 1er Principe de la Thermodynamique
4A.A       Introduction à la thermodynamique: définitions et outils. 4A.B       Premier Principe: Energie interne, Enthalpie, Etat standard, chaleurs molaires. 4A.C       Variation d'enthalpie: cycle de Hess, enthalpies de liaison et de formation.
Chapitre 4B : Thermodynamique Chimique
4B.A       Introduction. 4B.B       L'entropie S, la fonction d'état du désordre: deuxième et troisième principes. 4B.C       Entropie libre de Gibbs: définition, critère de spontanéité, relation à la constante                      d'équilibre.
Chapitre 5 : L'équilibre Chimique
5.A        Introduction: constante d'équilibre et quotient de réaction. 5.B        L'équilibre chimique: équilibre dynamique, équilibres homo/hétérogène. 5.C        Principe de Le Chatelier: effets de la concentration, de la pression et de la                               température.
Chapitre 6 : L'équilibre Acido-Basique
6.A        Introduction: définition, acides polyprotiques, dissociation des électrolytes, force des               acides et des bases. 6.B        phmétrie: produit ionique, calculs de pH, propriétés acido-basiques des sels. 6.C        Solutions tampons et indicateurs colorés. 6.D        Diagrammes de Sillèn et fonction de distribution des espèces. 6.E        Titrages acide-base.   Chapitre 7 : Réactions de précipitation
7.A       Introduction: produit de solubilité Kps et solubilité. 7.B       Réactions de précipitation. 7.C       Solubilité et effet d'ion commun. 7.D       Solubilité et effet du pH. 7.E       Précipitation des hydroxydes metalliques.
Chapitre 8 : Equilibre de complexation
8.A       Les réactions de complexation. 8.B       Equilibre de complexation. 8.C       Diagrammes de distribution. 8.D       Solubilité et formation d'ions complexes. 8.E       Base de l'analyse qualitative.

Pratique

Ces travaux pratiques visent à illustrer les grands principes de la chimie détaillés lors des cours théoriques du premier et deuxième quadrimestres. Les séances de laboratoire seront basées sur différentes méthodes d'enseignement :
* L'approche par problème : dans ces séances un problème chimique sera posé aux étudiants et étudiantes. Ils devront utiliser leurs connaissances pour établir une stratégie de travail afin de répondre à la question de recherche. Ils seront évalués sur le travail de développement et l'application de leur stratégie, ainsi que sur la communication de leurs résultats.
* L'approche par protocole : dans ces séances les étudiants et les étudiantes seront amenés à appliquer un protocole d'analyse pour répondre à la question de recherche. Ils seront évalués sur leurs capacités à suivre le protocole et sur la communication de leurs résultats.
* L'approche par concept : dans ces séances les étudiants et les étudiantes seront amenés à faire des expériences illustrant des concepts de chimie. Ils seront amenés à identifier ce concept et à en expliquer les bases. Ils seront évalués sur leur compréhension du concept et sur la communication de leurs résultats.
Voici les trois séances de TP:
TP1-Séance 0 : Introduction
TP2-Séance 1 : Acide-Base - Les bouteilles sans étiquettes
TP3-Séance 2 : Illustration des équilibres chimiques

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

L'enseignements de chimie générale du second quadrimestre a pour objet de donner aux étudiants, les notions théoriques et pratiques de base en théorie de la liaison chimique, thermodynamique, cinétique, chimie des solutions (réactivité).  Ces notions sont nécessaires à la compréhension des phénomènes étudiés par ailleurs dans la suite de leur cursus.

Les cours théoriques, les travaux pratiques et les travaux dirigés permettent aux étudiants d'apprendre les gestes et les techniques de base de la chimie en solution tout en se familiarisant avec les formules des produits chimiques, la compréhension de l'évolution des systèmes chimiques par changement de phase ou réaction. La description des conditions d'équilibre sera soulignée.

Théorie

L'enseignements de chimie générale du second quadrimestre a pour objet de donner aux étudiants, les notions théoriques et pratiques de base en théorie de la liaison chimique, thermodynamique, cinétique, chimie des solutions (réactivité).  Ces notions sont nécessaires à la compréhension des phénomènes étudiés par ailleurs dans la suite de leur cursus.

Les cours théoriques, les travaux pratiques et les travaux dirigés permettent aux étudiants d'apprendre les gestes et les techniques de base de la chimie en solution tout en se familiarisant avec les formules des produits chimiques, la compréhension de l'évolution des systèmes chimiques par changement de phase ou réaction. La description des conditions d'équilibre sera soulignée.

Pratique

À la fin du cours, les étudiants et les étudiantes :
* auront acquis des bases solides sur les grands principes de la chimie et leurs applications pratiques
* auront acquis des compétences en résolution de problèmes via le développement de leur esprit critique et de leur raisonnement analytique
* seront capables d'élaborer et de réaliser des expériences scientifiques simples sur base de leur connaissance
* pourront correctement collecter et analyser les données générées par ces expériences
* seront capables de communiquer clairement leurs résultats à l'oral et à l'écrit
* seront capables de travailler en équipe pour la conduite d'expériences en laboratoire
* seront capables de travailler en laboratoire en toute sécurité, étant conscients des risques liés, au point de vue chimique et environnemental

Savoirs et compétences prérequis

Dans l'ensemble du cours, on considérera que l'étudiant possède des notions très élémentaires de chimie et en particulier, qu'il connaît les fondements de la théorie atomique et moléculaire, ainsi que les propriétés élémentaires des grands types de composés chimiques (oxydes, acides, bases et sels) et leurs réactions principales. Ces notions seront néanmoins revues dans les premiers chapitres du cours. Il est aussi fait usage dans ce cours d'un ensemble d'outils physiques et mathématiques simples.

Théorie

Dans l'ensemble du cours, on considérera que l'étudiant possède des notions très élémentaires de chimie et en particulier, qu'il connaît les fondements de la théorie atomique et moléculaire, ainsi que les propriétés élémentaires des grands types de composés chimiques (oxydes, acides, bases et sels) et leurs réactions principales. Ces notions seront néanmoins revues dans les premiers chapitres du cours. Il est aussi fait usage dans ce cours d'un ensemble d'outils physiques et mathématiques simples.

Pratique

Suivre le cours CHIM0738. 

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Outre des cours théoriques et des répétitions organisées en fonction de l'horaire établi, des séances de travaus dirigés viendront également enrichir l'enseignement.
Organisation. Des séances de travaux pratiques de laboratoire seront programmées durant toute l'année académique. Elles illustreront les notions importantes de réactivité en solution. Un calendrier sera distribué aux étudiants en début d'année.
Sécurité. Le port du tablier de laboratoire et de lunettes de protection est obligatoire. Tout étudiant ne possédant pas son équipement se verra interdire l'accès à la salle de TP, et sera automatiquement sanctionné d'un 00/20 à la séance.
Présence aux séances. Les séances de TP sont obligatoires et cotées. Un absence non-justifiée (ex: par un certificat médical) sera automatiquement sanctionnée par un 00/20 à la séance. 

Théorie

Outre des cours théoriques et des répétitions organisées en fonction de l'horaire établi, des séances de travaus dirigés viendront également enrichir l'enseignement.
Organisation. Des séances de travaux pratiques de laboratoire seront programmées durant toute l'année académique. Elles illustreront les notions importantes de réactivité en solution. Un calendrier sera distribué aux étudiants en début d'année.
Sécurité. Le port du tablier de laboratoire et de lunettes de protection est obligatoire. Tout étudiant ne possédant pas son équipement se verra interdire l'accès à la salle de TP, et sera automatiquement sanctionné d'un 00/20 à la séance.
Présence aux séances. Les séances de TP sont obligatoires et cotées. Un absence non-justifiée (ex: par un certificat médical) sera automatiquement sanctionnée par un 00/20 à la séance. 

Pratique

Trois laboratoires de 4h variés, illustrant au mieux la matière théorique.

Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)

Chaque étudiant recevra un programme personnalisé (cahier de bord) en début d'année reprenant l'ensemble des informations relatives à l'organisation des enseignements de la chimie (cours théoriques, travaux pratiques, répétitions, travaux dirigés, interrogations).
Une plateforme d'enseignement interactive online est également disponible sur eCampus, et propose aux étudiants divers outils d'apprentissage comme les supports de cours, les notes de TP et de TD, des exercices résolus ou bien encore un forum pour poser des questions.

Théorie

Chaque étudiant recevra un programme personnalisé (cahier de bord) en début d'année reprenant l'ensemble des informations relatives à l'organisation des enseignements de la chimie (cours théoriques, travaux pratiques, répétitions, travaux dirigés, interrogations).
Une plateforme d'enseignement interactive online est également disponible sur eCampus, et propose aux étudiants divers outils d'apprentissage comme les supports de cours, les notes de TP et de TD, des exercices résolus ou bien encore un forum pour poser des questions.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Des notes de cours et les copies des illustrations présentées au cours seront mises en ligne en synchronisation avec le développement du cours

Théorie

Des notes de cours et les copies des illustrations présentées au cours seront mises en ligne en synchronisation avec le développement du cours

Pratique

Un polycopié de cours, disponible en pdf, sera fourni pour guider les étudiants dans leurs expériences. 

Modalités d'évaluation et critères

Organisation des examens. 
Un examen sera organisé en mai-juin (première session), sous la forme de QCM mélant à la fois des questions théoriques et des exercices. 
Pour les étudiants ayant échoués à la première session, un second examen sera proposé en mai-septembre (seconde session). 
Pondération des notes:
La note finale de chimie sera pondérée comme ceci: 
Examen: 75% Laboratoires: 25%
Critère de réussite: 
La réussite est attribuée à tout étudiant ayant obtenu une note finale égale ou supérieure à 10.00/20.

Théorie

Organisation des examens. 
Un examen sera organisé en mai-juin (première session), sous la forme de QCM mélant à la fois des questions théoriques et des exercices. 
Pour les étudiants ayant échoués à la première session, un second examen sera proposé en mai-septembre (seconde session). 
Pondération des notes:
La note finale de chimie sera pondérée comme ceci: 
Examen: 75% Laboratoires: 25%
Critère de réussite: 
La réussite est attribuée à tout étudiant ayant obtenu une note finale égale ou supérieure à 10.00/20.

Pratique

Durant les travaux pratiques, les étudiants seront évalués sur leur préparation du laboratoire, sur la conduite de l'expérience (leurs résultats) et la communication des résultats. La répartition exacte entre ces différents niveaux est disponible pour chaque séance dans la section « critères d'évaluation ».
1. Au niveau de la préparation de la séance, les étudiants et les étudiantes seront évalués sur base de leur pré-rapport et/ou d'une interrogation écrite.

2. Au niveau du laboratoire, les étudiants les étudiants et les étudiantes seront évalués sur base des résultats obtenus ainsi que sur la communication de ceux-ci (rapport, graphique...).
Le respect des consignes de sécurité est un critère important, également pris en compte dans la notation des étudiants.  

Stage(s)

Remarques organisationnelles

Des notes de cours et les illustrations seront mises en ligne (myulg) au fur et à mesure de l'avancement du cours.

Théorie

Des notes de cours et les illustrations seront mises en ligne (myulg) au fur et à mesure de l'avancement du cours.

Contacts

Prof. Loïc Quinton  Laboratory of Mass Spectrometry - MolSys Research Unit Bat B6C, Local 0/R66 Tel: +0032 4 366 3679  Email: loic.quinton@uliege.be

Théorie

Prof. Loïc Quinton  Laboratory of Mass Spectrometry - MolSys Research Unit Bat B6C, Local 0/R66 Tel: +0032 4 366 3679  Email: loic.quinton@uliege.be

Pratique

Prof. Loïc Quinton  Laboratory of Mass Spectrometry - MolSys Research Unit Bat B6C, Local 0/R66 Tel: +0032 4 366 3679  Email: loic.quinton@uliege.be