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2016 - 2017 Cours de Chimie Générale Notes de cours (Session 1) à l’usage des é

2016 - 2017 Cours de Chimie Générale Notes de cours (Session 1) à l’usage des étudiants de première année universitaire en Sciences et Technologie (ST) Préparé par : Wilfrid FRANCOIS, Ms.C. Chimiste Révisé par la commission chimie CHC-UEHL CAMPUS HENRI CHRISTOPHE (CHC) DE L’UNIVERSITE D’ETAT D’HAÏTI A LIMONADE (UEHL) Préparé par : Wilfrid FRANCOIS Page 1 INTRODUCTION Ce programme de chimie générale a été rédigé dans le cadre de l’EUF (Etudes Universitaires Fondamentales) du campus Henry Christophe de Limonade (CHCL). Ce programme comme tant d’autres constitue des outils palliatifs en vue de corriger les incohérences constatées dans les programmes précédents entre les 1ères et 2ème années de formation, et l'incertitude créée chez les étudiants par l'impossibilité de s'inscrire dans un programme dès l'entrée sur le Campus. Ainsi, les cours de chimie générale qui généralement constituent les premiers contacts des étudiants avec les cours de chimie dispensées à l’université, vont permettre aux étudiants de faire une meilleure transition entre les notions étudiées aux secondaires et les nouvelles acquisitions qui vont faire à l’université. OBJECTIFS GENERAUX  S’assurer que les étudiants en licence ST du campus maitrisent et peuvent manipuler toutes les bases du secondaire en chimie  Permettre aux étudiants d’acquérir les compétences et les connaissances nécessaires à l’interprétation des phénomènes chimiques et biochimiques naturels afin de mieux apprécier le monde qui les entoure et d’être plus efficace dans la carrière qu’ils entreprennent quelle qu’elle soit.  Familiariser les étudiants avec les concepts et les principes fondamentaux associés aux réactions chimiques.  Fournir aux étudiants les outils nécessaires à la poursuite de son cursus universitaire en Agronomie, Médecine, Sciences de l’Ingénieur et l’Education (Chimie, Biologie, Physique et Mathématique).  Donner aux étudiants une vision plus concrète de la chimie générale, grâce à l’utilisation d’expériences en laboratoire, d’explication de phénomènes quotidiens, de visualisation et manipulation sur des logiciels de laboratoire virtuel. OBJECTIFS SPECIFIQUES L’étudiant après avoir suivi ce cours doit pouvoir :  Elaborer des concepts qui permettent de comprendre les propriétés de la matière  Prévoir la quantité d’un composé qui pourra être obtenue à partir des quantités données des divers réactifs CAMPUS HENRI CHRISTOPHE (CHC) DE L’UNIVERSITE D’ETAT D’HAÏTI A LIMONADE (UEHL) Préparé par : Wilfrid FRANCOIS Page 2  Comprendre les types de réactions qui ont lieu en milieu aqueux.  Comprendre les relations entre la structure et les propriétés d’une molécule (acidité, réactivité…)  Construire un modèle qui explique le comportement des gaz à partir de ces lois.  Dresser le bilan énergétique et fournir d’indications sur la raison pour laquelle un certain processus a lieu dans une direction donnée.  Illustrer les différents types de liaisons, présenter ensuite les modèles qui permettent de décrire la structure et les liaisons caractéristiques des matériaux naturels et utiliser enfin ces modèles pour mieux faire comprendre les réactions chimiques. EXIGENCE / EVALUATION : Présence et Participation active (5% et 5%) 10% : TP Chimie (Rapport et examen) 25% : Examen Intra 25% : Examen Final 40% CONTENU DU PROGRAMME DE LA 1ere SESSION Première session : chimie I (Total : 45 heures) Présentation du cours Chapitre 1 : Introduction – Les bases de la Chimie  Aperçu général de la chimie, La méthode scientifique, Unités de mesure, Incertitude dans les mesures, Chiffres significatifs et calculs, Analyse dimensionnelle, Masse volumique et Classification de la matière. Durée : 3 heures Chapitre 2 : Atomes, molécules et ions  Lois fondamentales de la chimie, Théorie atomique de Dalton, Premières expériences de caractérisation de l’atome, Représentation moderne de la structure de l’atome, Molécules et ions, Introduction au tableau périodique, Nomenclature des composés chimiques, Durée : 6 heures Chapitre 3 : Aspects quantitatifs en chimie  Comptage par pesée, Masse atomique, Mole, Masse molaire, Pourcentage massique des éléments dans les composés, Détermination de la formule d’un composé, Equations chimiques, Equilibrages des équations chimiques, Calculs stœchiométriques : quantités de réactifs et de produits, Calculs relatifs à une réaction dans laquelle intervient un réactif limitant, Rendement d’une réaction. Durée : 6 heures Chapitre 4 : Types de réactions chimiques et stœchiométrie en solution  L’eau, solvant familier, Nature des solutions aqueuses – électrolytes forts et faibles, Concentration molaire volumique, Types de réactions chimiques, Réactions de précipitation, Description des réactions en solution, Stœchiométrie des réactions de précipitation, Réactions CAMPUS HENRI CHRISTOPHE (CHC) DE L’UNIVERSITE D’ETAT D’HAÏTI A LIMONADE (UEHL) Préparé par : Wilfrid FRANCOIS Page 3 acide-base, Réactions d’oxydoréduction, Equilibrage des équations d’oxydoréduction. Durée : 6 heures Chapitre 5 : Théorie quantique, Structure de l’atome et Périodicité  Le spectre électromagnétique, Le spectre de raie des atomes, Nature de la matière, Effet photoélectrique, Dualité onde / corpuscule, Modèle atomique de Bohr, Modèle atomique basé sur la mécanique ondulatoire, Les nombres quantiques, Formes des orbitales et niveaux d’énergie, Spin de l’électron et principe d’exclusion de Pauli, Atomes polyélectroniques, Historique et Organisation du tableau (blocs, périodes, colonnes), Principe de aufbau et tableau périodique, Périodicité des propriétés atomiques. Durée : 9 heures Chapitre 6 : Propriétés des gaz  Les gaz (atmosphère standard, pression,…), Lois de Boyle-Mariotte, loi de Charles et loi d’Avogadro, Loi des gaz parfaits, stœchiométrie des gaz, Loi des pressions partielles de Dalton, Théorie cinétique des gaz, Loi de la vitesse d’effusion de Graham. Durée : 6 heures Chapitre 7 : Thermochimie I (Premier Principe)  La nature de l’énergie, Enthalpie et calorimétrie, Loi de Hess, Enthalpie standard de formation, Sources actuelles d’énergie, Nouvelles sources d’énergie Durée : 3 heures Chapitre 8 : Liaisons chimiques et covalentes  Liaison ionique, Energie des liaisons, Cycle de Born-Haber, Liaison covalente, Formule de Lewis, règle de l’octet, Résonance, charge formelle, Expansion des couches de valence, Electronégativité, Polarité de la liaison et moment dipolaire, Structure moléculaire : Théorie RPECV, Hybridation et théorie des électrons localisés, Théorie des orbitales moléculaires. Durée : 6 heures CAMPUS HENRI CHRISTOPHE (CHC) DE L’UNIVERSITE D’ETAT D’HAÏTI A LIMONADE (UEHL) Préparé par : Wilfrid FRANCOIS Page 4 CHAPITRE 1 Les bases de la chimie 1.1- Introduction La chimie est la science qui étudie la composition, les réactions et les propriétés de la matière en se penchant sur les atomes qui composent la matière et leurs interactions les uns avec les autres. La taille des composés étudiés en chimie varie de la réaction entre de simples atomes jusqu’à des édifices moléculaires de plusieurs dizaines de milliers d’atomes (ADN, protéines, cristaux…). L’étude du monde à l’échelle moléculaire permet de comprendre le monde à l’échelle de l’homme. On entend souvent : « Non, ne mange pas cela, c’est chimique, c’est dangereux » ou encore « c’est plein de produits chimiques. Et pourtant, tout est chimique. Lorsqu’on parle de « produits chimiques » dans le langage courant, on désigne souvent des produits fabriqués de façon industrielle par l’industrie chimique. Souvent le terme « produit chimique » est associé à tort aux notions de toxicité ou de dangerosité ! Pourtant, dans notre vie quotidienne, si aucun produit chimique n’existait, nous ne vivrions pas ! En fait, la chimie ou un produit chimique, c’est donc utile et pas forcément nocif. Tout dépend l’usage qui en est fait ! 1.2- Aperçu général de la chimie La chimie est une science expérimentale (l’une des 4 sciences naturelles) qui étudie les substances, les structures et les réactions qui les transforment. Apprendre la chimie, ça prend du temps. Bien que ça soit une matière très logique, il faut y aller doucement et beaucoup de pratiques. Pour étudier la chimie ou n’importe quelle autre discipline, il faut réaliser 3 étapes : a) Comprendre ce qu’on lit b) Retenir les concepts importants c) Appliquer et pratiquer La chimie est donc tout d’abord une science, tout comme la physique ou la biologie. Cette science s’intéresse à la nature de la matière : la façon dont elle est constituée, comment elle réagit dans un milieu donné, etc. Elle s’intéresse donc aussi à l’évolution de cette matière si on la met en contact avec une autre. CAMPUS HENRI CHRISTOPHE (CHC) DE L’UNIVERSITE D’ETAT D’HAÏTI A LIMONADE (UEHL) Préparé par : Wilfrid FRANCOIS Page 5 La chimie est présente dans notre vie quotidienne. Le plastique en est un bon exemple : il est quasiment partout celui-là. Regardez votre télécommande, votre chaine hi-fi, votre téléphone, ou peut-être même la chaise sur laquelle vous êtes assis. D’où vient cette matière magique ? Des laboratoires bien sûr ! En tout cas, quelqu’un pourrait dire : « Je n’ai pas encore vu de sacs en plastique pousser sur les arbres… » Mais ce n’est pas tout ! La chimie est présente dans bien d’autres domaines, par exemple :  Médecine et santé : fabrication de médicaments,…  Energie et électricité : pile électriques, centrales nucléaires,…  Cosmétique : parfum, rouge à lèvres, maquillage,…  Agriculture : engrais, pesticides,…  Agroalimentaire : arôme de synthèse,…  Divers : colle, peinture, savon,…  Et même dans votre corps : rien qu’en respirant, vous faites de la chimie ! 1.3- La méthode scientifique La méthode scientifique désigne l'ensemble des canons guidant ou devant guider le processus de production des connaissances scientifiques, qu'il uploads/Finance/ chimie-generale-euf1-s1.pdf