Atomes et molécules (CHIM101_MPC)

Volume horaire

CM : 13,5h / TD : 13,5h

Présentation

Les cours de chim101 visent à rendre l’étudiant capable de décrire et d’expliquer de façon simple la structure et les propriétés de la matière à l’échelle des atomes, des ions et des molécules.

Objectifs

Les objectifs spécifiques ci-dessous sont détaillés pour une planification de 1 séance en grand groupe et 1 séance en petit groupe par semaine.

Cours semaine 1 : Être capable de :

Donner le nombre de nucléons et d’électrons d’un atome ou d’un ion connaissant A et Z
Expliquer ce qu’est un spectre d’absorption et un spectre d’émission
Calculer les longueurs d'ondes ou les énergies émises ou absorbées par un atome d'hydrogène
Calculer en J et eV les énergies permises dans l’atome de H

Cours semaine 2 : Etre capable de …

Nommer les nombres quantiques et les calculer
Donner le nom «officiel» des orbitales de l’atome de H
Dessiner la représentation conventionnelle des orbitales s et p
Restituer l’ordre des orbitales selon Klechkowski

Cours semaine 3 : Etre capable de :

Donner la configuration électronique à l’état fondamental d’un atome ou d’un ion connaissant Z en utilisant ou pas les cases quantiques.
Dessiner la répartition des électrons à l’état fondamental dans un diagramme énergétique pour tout atome polyélectronique
Donner la structure électronique d’un ion
Dessiner la représentation selon Lewis d’un atome ou d’un ion

Cours semaine 4 : Etre capable de :

De donner la structure électronique selon Klechkowski d’un atome connaissant sa position dans le tableau périodique des éléments et réciproquement
De donner le nom et la position des 4 familles d’éléments
De prévoir d’après sa position dans le tableau périodique si un atome donne plutôt un cation ou un anion.
De restituer l’évolution des propriétés des éléments dans le tableau (rayon, énergie d’ionisation, affinité électronique, électronégativité)
De classer les corps purs composés selon le modèle ionique en appliquant la condition d’ionicité
De prévoir d’après la structure électronique d’un atome quel ion le plus probable il formera

Cours semaine 5 : Etre capable :

Déterminer la valence des atomes dans une molécule connaissant leur numéro atomique
Dessiner en représentation de Lewis des molécules diatomiques
Dessiner en représentation de Lewis des molécules ou ions moléculaires à atome central
Dessiner en représentation de Lewis des molécules ou ion moléculaire à atome central sous plusieurs formes mésomères
Représenter ces espèces dans l’espace en représentation de Cram en nommant leur géométrie selon la théorie RPEV (jusqu’à 6 directions )
Citer les paramètres influençant la valeur des angles de liaison.
(vidéo pour les 2 derniers objectifs)

Cours semaine 6 : Etre capable de :

Représenter ces espèces dans l’espace en représentation de Cram en nommant leur géométrie selon la théorie RPEV (jusqu’à 6 directions )
Dessiner le diagramme énergétique des orbitales hybrides sp,sp2 et sp3 à partir du diagramme des OA 2s et 2p.
Utiliser une représentation schématique pour indiquer les orientations des différentes orbitales hybrides autour d’un atome hybridé
De déterminer le type d’hybridation d’un atome dans une molécule
Décrire le principe de construction d’orbitales moléculaires (O.M) dans la théorie C.LO.A ( ou L.C.A.O)
Dessiner la représentation conventionnelle des OM de type s et p liantes et antiliantes.
Dessiner la diagramme énergétique des orbitales moléculaires issues d’une combinaison linéaire d’orbitales s et de placer les électrons de valence
(vidéo pour les 3 derniers objectifs)

Cours semaine 7 : Etre capable de :

Décrire le principe de construction d’orbitales moléculaires (O.M) dans la théorie C.LO.A ( ou L.C.A.O)
Dessiner la représentation conventionnelle des OM de type s et p liantes et antiliantes.
Dessiner la diagramme énergétique des orbitales moléculaires issues d’une combinaison linéaire d’orbitales s et de placer les électrons de valence
(vidéo pour les 3 premiers objectifs)
De dessiner un diagramme des énergies des O.M d’une molécule de type X2 avec X appartenant 2ème période (cas corrélé et non corrélé)
De disposer les électrons dans ce diagramme d’O.M et en déduire le caractère paramagnétique ou diamagnétique de la molécule
De calculer l’indice de liaison à partir de ce diagramme d’O.M et en déduire l’évolution de la longueur de cette liaison

Cours semaine 8 : Etre capable de :

Donner la définition de : moment dipolaire, liaison polarisée, molécule polaire, apolaire
Calculer le moment dipolaire d’une liaison, connaissant la charge partielle des atomes et la longueur de liaison et vice versa.
Calculer un moment dipolaire par combinaison vectorielles de 2 autres moments
Déterminer la polarisation des liaisons en lien avec l’électronégativité (table fournie).
D’évaluer si le moment dipolaire d’une molécule organique simple est non nul

Cours semaine 9 : Etre capable :

D’identifier le type d’effet inductif (+ I ou –I) d’au moins 3 types différents de groupes d’atomes au niveau d’une liaison.
De dessiner le type d’effet inductif (+ I ou –I) au niveau d’une liaison.
D’identifier le type d’effet mésomère (+ M ou –M) d’au moins 3 types différents de groupes d’atomes au niveau d’une liaison.
D’écrire les formes mésomères d’une molécule conjuguée en indiquant celles qui ont le plus de poids

Bibliographie

Chimie: Molécules, matière, métamorphoses P. William Atkins,L. Jones

Informations complémentaires

Travail attendu de la part des étudiants :

Visionner les capsules vidéos demandées avant la venue en amphithéâtre
Etre actif en résolvant les questions posées en grand groupe, prendre des notes
Effectuer les tests auto-correctifs en ligne après chaque séance en amphi et /ou visionnage des vidéos
Etre actif en séance de travaux en petits groupes, noter les corrections des exercices

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