**Objectifs de l'enseignement**
Cet enseignement permet d'acquérir une compréhension approfondie des principes régissant les transformations et les interactions de la matière, les principes de la thermodynamique, de l'équilibre énergétique, ainsi que la cinétique des réactions chimiques.
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**Connaissances préalables recommandées**
**(Descriptif succinct des connaissances requises pour pouvoir suivre cet enseignement – Maximum 2 lignes)**
L'étudiant doit avoir des connaissances sur les réactions d'oxydoréduction.
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**Contenu de la matière**
1. **Équilibres chimiques**
1.1. Équilibre acido-basique
- 1.1.1. Définition selon : Arrhénius, Brønsted, Lewis
- 1.1.2. Constante d'équilibre : dissociation de l'eau, acidité et basicité
- 1.1.3. Le pH : de l'eau, d'un monoacide fort, d'une monobase forte, etc.
1.2. Équilibre oxydoréduction
- 1.2.1. Réaction d'oxydoréduction : transfert d'électrons
- 1.2.2. Nombre d'oxydation
- 1.2.3. Écriture des réactions d'oxydoréduction
- 1.2.4. Piles électrochimiques
- 1.2.5. Potentiel d'oxydoréduction
1.3. Équilibre de précipitation : solubilité et produit de solubilité
- 1.3.1. Définition
- 1.3.2. Effet de l'addition d'un ion sur la solubilité
- 1.3.3. Effet du pH
2. **Cinétique chimique**
2.1. Définition
2.2. Vitesse de réaction
2.3. Expression de la loi de vitesse et ordre d'une réaction
2.4. Facteurs influençant la vitesse de réaction
3. **Thermodynamique**
3.1. Systèmes et grandeurs thermodynamiques : fonctions et transformations thermodynamiques
3.2. Premier principe de la thermodynamique
- 3.2.1. Expression du travail et de la chaleur
- 3.2.2. Expression de l'énergie interne et de l'enthalpie
3.3. Second principe de la thermodynamique
- 3.3.1. Expression de l'entropie
- 3.3.2. Expression de l'énergie libre et de l'enthalpie libre
3.4. Thermochimie
- 3.4.1. Chaleur de réaction
- 3.4.2. Enthalpie de réaction
- 3.4.3. Calcul de l'énergie interne d'une réaction
- 3.4.4. La loi de Kirchhoff
- 3.4.5. La loi de Hess
3.5. Prévision du sens des réactions
- 3.5.1. Les systèmes isolés
- 3.5.2. Calcul des entropies de réaction
- 3.5.3. Les réactions à température constante
- 3.5.4. Calcul de l'enthalpie libre et de l'énergie libre d'un système
4. **Chimie minérale**
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**Travaux dirigés :**
TP N°1 : Cinétique chimique
TP N°2 : Équilibres acido-basiques et équilibres de précipitation
TP N°3 : Équilibres oxydo-réduction
TP N°4 : Thermodynamique et thermochimie
TP N°5 : Chimie organique (mécanismes réactionnels)
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**Travaux pratiques**
**TP N°1 : Cinétique chimique**
- **Partie 1 : Détermination expérimentale de l'ordre de la réaction**
Objectif : Déterminer l'ordre de la réaction par rapport au thiosulfate de sodium (Na₂S₂O₃) en utilisant la méthode des vitesses initiales.
- **Partie 2 : Influence de la température sur la vitesse de la réaction**
Objectif : Déterminer les vitesses de réaction pour la même concentration des réactifs mais pour différentes températures.
**TP N°2 : Méthode d'analyse titrimétrique en acide-base. La neutralisation acide-base**
- **Partie 1 : Dosage par colorimétrie**
Objectifs :
- Doser une solution d'acide fort (HCl) par une base forte (NaOH).
- Déterminer la concentration d'une solution d'acide faible (CH₃COOH) par une solution de base forte (NaOH).
- **Partie 2 : Dosage par pH-métrie**
Objectif : Doser une solution d'acide faible (CH₃COOH) par une base forte (NaOH).
**TP N°3 : Titrage par la méthode d'oxydoréduction. Dosage manganométrique de Fe²⁺**
Objectifs :
- Déterminer la normalité d'une solution donnée de KMnO₄.
- Déterminer la concentration de Fe²⁺ contenue dans une solution de FeSO₄.
**TP N°4 : Identification des ions et séparation des précipités par centrifugation**
Objectifs :
- Identifier les ions présents dans une solution.
- Écrire les formules chimiques d'un composé ionique en solution.
- Écrire les réactions de précipitation.
- Exprimer la relation entre la constante d'équilibre et la solubilité.
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**Mode d'évaluation**
Contrôle continu et examen semestriel.
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**Références**
**(Livres et polycopiés, sites internet, etc.)**
1. John C. Kotz et Paul M. Treichel, 2006 - *Chimie des solutions*. Ed. De Boeck, 376 p.
2. René Gaborriaud et al., *Thermodynamique appliquée à la chimie des solutions*. Ed. Ellipses, 335 p.