L2 - Physique - Chimie

Le module de chimie organique 1 concerne l'étude des grandes classes de composés organiques (organométalliques, alcools, amines, dérivés carbonylés) et leur réactivité. Les acides carboxyliques et dérivés sont également abordés au cours des chapitres dédiés à la réactivité des organométalliques, alcools et dérivés carbonylés.

Un effort particulier est donné à la compréhension des mécanismes réactionnels à partir des notions de bases acquises en première année.

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Ce cours est en partie destiné à généraliser les connaissances abordées lors du premier semestre de la première année (Physique Générale). Dans cette optique on traitera du repérage dans un espace à trois dimensions, de la cinématique associée et de la mécanique en référentiel non galiléen. Ce cours est également destiné à élargir le champ des applications abordées en L1S1. Dans cet ordre d’idée, on abordera la statique des fluides, la dynamique et l’énergétique de l’oscillateur harmonique, et le mouvement des corps célestes (lois de Kepler).

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Ce cours est la première étape de l’enseignement de l’électromagnétisme à l’université. L’électrostatique, les courants stationnaires et la magnétostatique y sont traités.

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Les deux principaux objectifs de la Physique sont d’une part de mieux comprendre -ou de mieux connaître- le monde dans lequel nous sommes, et d’autre part de contribuer à l’essor des techniques et des technologies. Sa vocation est d’élaborer des théories et de les confronter à l’expérience.

Dans ce module vous réaliserez des expériences qui illustreront des notions de mécanique, d’électricité et de thermodynamique qui ont été présentées dans les modules de 1^ère année de licence.

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Utilisation des principes de base en thermodynamique des équilibres pour être capable de prévoir si une réaction est possible, dans quel sens elle est spontanée et déterminer à partir de la constante d'équilibre les proportions des réactants à l'équilibre. Application aux équilibres homogènes, hétérogènes et aux cas particuliers des réactions de précipitation. (acido-basiques et d'oxydo-réduction si le temps le permet). Volume horaire : 19,5 h.

Dans une deuxième partie, il sera abordé les aspects cinétique et donc vitesse de réaction. Seuls les ordres simples de réaction seront étudiés au cours de cette année. Volume horaire : 7,5 h .

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Cette UE se situe dans la continuité des enseignements mathématiques du L1. Les outils mathématiques nécessaires au physicien en analyse seront étudiés, en particulier les fonctions de plusieurs variables, les opérateurs différentiels, les intégrales généralisées et multiples et les suites et séries, y compris séries entières et de Fourier.

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Il s’agit de revoir dans un premier temps différentes notions de la physique des ondes (équation de D'alembert, ondes progressives, ondes stationnaires, réflexion, transmission) à travers l'étude de différents systèmes physique mécanique (ressort, corde, acoustique...), électrique (ligne télégraphique, co-axial...) ou électromagnétique et d’aboutir à un formalisme général pour l’étude des phénomènes ondulatoires linéaires.

Puis, dans un second temps, après avoir étudié les ondes stationnaires il s’agira d'étudier les interférences (cuve à ondes et autres dispositifs) et les notions physiques qui leur sont liées : déphasage, différence de marche, condition d'interférence constructive, interférences destructives

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Ce module constitue une introduction à l’utilisation de Python pour les étudiants poursuivant une formation en Sciences. On y abordera des notions d’algorithmique et du langage Python, mais l’approche est avant tout orientée vers une utilité en Sciences. Les exemples porteront ainsi sur des problématiques en rapport avec les autres matières de première année.

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La première partie de cet enseignement a pour but de consolider les notions de magnétostatique et  d’établir les relations de passage du champ électromagnétique à l’interface d’un plan de charges ou de courant. Nous introduisons également l’expression des efforts de Laplace (force et moment) agissant sur des circuits volumiques ou filiformes. La seconde partie est consacrée aux propriétés des champs et des potentiels en régime variable. Après avoir introduit la loi de Faraday décrivant les phénomènes d’induction, nous établissons les équations de Maxwell dépendantes du temps. Un traitement énergétique nous permet de définir les énergies électrique, magnétique, ainsi que le vecteur de Poynting. Nous appliquons ces concepts à différents exemples comme par exemple la conversion électromécanique ou le chauffage par induction via les courants de Foucault. Un dernier chapitre et consacré aux équations de propagations des champs et des potentiels, et à leur application dans des systèmes assimilés au vide, ainsi que dans les conducteurs et les isolants parfaits. La notion de profondeur de peau est également introduite.

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La première partie de cet enseignement présente les bases de la chimie quantique pour les chimistes et les physico-chimistes. Il commence par reprendre les principes de la mécanique quantique et sont équation maître qu’est l’équation de Schrödinger. La résolution de l’équation de Schrödinger dans des cas simples et les notions de fonctions d’onde, de quantification sont présentées e tillustrés dans des cas simples. L’atome d’hydrogène est alors étudié.

L’enseignement se penche aussi sur les méthodes d’approximations qui permettent de déterminer les propriétés de systèmes complexes où l’équation de Schrödinger ne peut pas être résolue directement. L’effet du spin sur les propriétés électroniques des atomes et molécules sera aussi abordé.

La seconde partie de cet enseignement s’intéresse à la description quantique des propriétés moléculaires et de la réactivité. La construction qualitative des orbitales moléculaires en utilisant les propriétés de symétrie sera introduite et le lien entre diagramme d’orbitale moléculaire et liaison chimique est fait. Le lien entre géométrie moléculaire et structure électronique sera abordé. Cet enseignement s’intéressera ensuite à la méthode d’Huckel qui permet d’obtenir des diagrammes d’orbitales moléculaires des systèmes π. Les notions classiques de conjugaison, délocalisation, de caractère donneur ou accepteur et d’aromaticité seront ainsi étudié dans cette approche. La théorie des orbitales frontières est utilisée pour rationaliser la réactivité moléculaires (cycloadditions, électrocyclisation) et les géométries moléculaires.

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