(Microsoft PowerPoint - avant apr\350s PC 31-01
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Avant… Après… MELANGES ET TRANSFORMATIONS : ASPECTS THERMODYNAMIQUES Le contexte • Pas de thermodynamique des systèmes chimiques en première année. • Pas d’approche différentielle de la thermodynamique en physique en première année Les choix • Introduction a minima de la thermodynamique différentielle. • Transformations chimiques réalisées à pression et température fixées. • Indépendance de l’enthalpie standard de réaction et de l’entropie standard de réaction avec la température. • Potentiel chimique réduit à sa simple expression pour permettre le calcul de l’affinité chimique du système étudié. Avant 2014 Après 2014 • Quantités de chaleur mise en jeu lors d’une évolution isochore ou isobare. • Transferts thermiques lors d’une évolution isobare. • Enthalpie standard de réaction ∆rH° . • Energie interne standard de réaction ∆rU° . • Variation de ces grandeurs avec la température. • Enthalpie standard de réaction ∆rH° Avant 2014 • Enthalpie libre G et énergie libre F. • Identités thermodynamiques concernant dH, dF et dG. • Relation de GibbsHelmholtz. Après 2014 • Enthalpie libre G • Identités thermodynamiques concernant dH, dU et dG. Avant 2014 •Grandeurs molaires partielles • Un chapitre conséquent sur le potentiel chimique Après 2014 •Expression du potentiel chimique dans des cas modèles •Pression osmotique en approche documentaire Avant 2014 •Lois de déplacement de l’équilibre chimique. • Diagrammes d’Ellingham. Après 2014 •Optimisation d’un procédé chimique par modification de la valeur de K° ou modification de la valeur du quotient réactionnel Avant 2014 Après 2014 • Équilibres liquide/vapeur, étude isobare et étude isotherme, miscibilité totale ou nulle à l'état liquide. • Équilibres liquide/vapeur, étude isobare, miscibilité totale, partielle ou nulle à l'état liquide • Équilibres solide/liquide, étude isobare, miscibilité totale à l'état liquide, totale ou nulle à l'état solide, eutectiques ; notion de composé défini. • Équilibres solide/liquide, étude isobare, miscibilité totale à l'état liquide, totale ou nulle à l'état solide, eutectiques ; notion de composé défini. ÉNERGIE CHIMIQUE ET ENERGIE ELECTRIQUE : CONVERSION ET STOCKAGE Le contexte EN PREMIÈRE ANNÉE : • Oxydoréduction en solution aqueuse • Diagrammes potentiel-pH Les choix • Détailler les notions relatives aux courbes courantpotentiel dans les contenus. • Articuler les contenus autour de la conversion de l’énergie chimique en énergie électrique et inversement. Avant 2014 •Construction et utilisation des diagrammes potentiel-pH : application à l’hydrométallurgie (lixiviation, purification, cémentation). •Utilisation des courbes intensité-potentiel : application à la préparation du zinc par électrolyse. Après 2014 Première année • Thermodynamique de l’oxydoréduction en solution aqueuse. • Notions relatives à la cinétique électrochimique • Exploitation des diagrammes potentiel-pH et des tracés de courbes courant-potentiel pour l’étude de la conversion énergie chimique en énergie électrique et réciproquement. Avant 2014 •Phénomènes de corrosion : utilisation du zinc pour la protection contre la corrosion du fer Après 2014 •Phénomènes de corrosion humide (approche documentaire) ATOMES, MOLECULES, COMPLEXES : MODELISATION QUANTIQUE ET RÉACTIVITÉ Le contexte • Pas de description géométrique des orbitales atomiques et moléculaires en PCSI. • Une introduction à la mécanique quantique dans le programme de physique (PCSI et PC). Les choix • Approches qualitatives des outils de la chimie quantique. • Applications à la structure et à la réactivité en chimie organique et inorganique ; introduction à la catalyse organométallique • Domaine de choix pour une approche numérique en chimie à l’aide de logiciels dédiés Avant 2014 Après 2014 • Densité de probabilité de présence de l’électron pour une espèce hydrogénoïde. • Densité de probabilité de présence, densité de charge, orbitales atomiques (énergie, extension spatiale) : limitation des exigences à des aspects qualitatifs pour toutes les notions. • Expression des rayons et énergies des orbitales atomiques • Modèle de Slater Avant 2014 • Principe de construction des diagrammes d’OM des diatomiques homonucléaires par CLOA • Interaction de 2 OA sur 2 centres Après 2014 • La construction ne se limite plus aux diatomiques homonucléaires. • Interaction de 2 OA sur 2 centres, interaction d’orbitales de fragments (fournies !!) Avant 2014 Après 2014 • Approximation des orbitales frontalières : extension du cadre d’application. • Théorie de Hückel simple • Approximation des orbitales frontières pour la réactivité des alcènes et des énolates. • Approche numérique : utiliser un logiciel de modélisation pour l’obtention d’OM en vue d’une interprétation de la réactivité • Structure électronique des solides en approche documentaire. Avant 2014 • Pas d’étude des complexes de métaux de transition Après 2014 • Structure électronique et réactivité des complexes : mise en œuvre des outils précédents sur l’exemple des métaux de transition. • Applications à la catalyse organométallique : concepts généraux sur les cycles et étapes élémentaires (addition oxydante/ élimination réductrice et insertion/β-élimination). MOLÉCULES ET MATÉRIAUX ORGANIQUES : STRATÉGIES DE SYNTHÈSE ET APPLICATIONS Le contexte • Etude spectroscopique des molécules organiques en première année • Pas de mécanisme d’addition-élimination en première année • Réinvestir les transformations chimiques présentées Les choix • Présentation des contenus par transformations plutôt que par fonctions • Réinvestissement de l’approximation des orbitales frontalières et des cycles catalytiques • Suppression de l’étude des hydrocarbures aromatiques • Etude très limitée des matériaux polymères organiques Avant 2014 Après 2014 • Spectroscopie IR • Spectroscopie RMN du proton. Première année • Utilisation des spectres IR et RMN pour la caractérisation des produits de synthèse. Avant 2014 Après 2014 • Organométalliques : action des organolithiens, des organomagnésiens mixtes et des dialkylcuprates de lithium (R2CuLi) sur les α-énones • Création de liaison C-C : Synthèse des alcools par action des organomagnésiens sur les époxydes et les esters. Avant 2014 Après 2014 • Alcènes • Théorie de Hückel simple. • Hydrogénation avec catalyse hétérogène. • Obtention d’un alcool primaire par hydroboration d’un alcène terminal • Époxydation par un peroxyacide . • Hydrolyses des époxydes : • en milieu acide ; • en milieu basique. • Syn-dihydroxylation par le tétraoxyde d’osmium et coupure du diol. • Ozonolyse • Conversion de fonction : de l’alcène à l’alcool , de l’alcène à l’alcane et de l’alcyne à l’alcène : hydrogénation avec catalyse hétérogène, hydrogénation en catalyse homogène. • Conversion par oxydoréduction : époxydation et ouverture des époxydes en milieu basique Première année Avant 2014 •Réaction de Diels-Alder : mécanisme, interactions frontalières Après 2014 •Création de liaisons C-C : réaction de Diels-Alder. •Création de liaisons C=C : métathèse Avant 2014 •Hydrocarbures aromatiques Après 2014 Avant 2014 Après 2014 • Aldéhydes et cétones • Préparation par oxydation des alcools. Première année • Additions nucléophiles : acétalisation en milieu acide, réduction par le tétrahydroborate de sodium (NaBH4), addition d’organomagnésiens mixtes (RMgX). Première année Avant 2014 Après 2014 • Notion de tautomérie : équilibre cétoneénol et aldéhyde-énol. • Réaction en α du groupe carbonyle : formation de l’ion énolate ; généralisation : obtention d’un carbanion en α d’un groupe π-attracteur. •Acidité d’un composé carbonylé, généralisation aux composés analogues (esters, β-dicétones, β-cétoesters). • Réactions de l’ion énolate : •Création de liaison C-C : • C-alkylation (mécanisme) ; • Aldolisation (mécanisme) ; • Crotonisation (mécanisme en milieu acide, E1 ou E2 ; et en milieu basique, E1cb). •C-alkylation en position alpha d’un groupe carbonyle de cétone •Aldolisation non dirigée •Aldolisation (cétolisation) croisée dirigée avec déprotonation totale préalable : •Crotonisation , mécanisme E1cb •Réaction de Michael sur une α-énone Avant 2014 Après 2014 •Addition conjuguée sur les α-énones : action des organolithiens, des organomagnésiens mixtes et des dialkylcuprates de lithium (R2CuLi). •Réaction de Wittig. •Création de liaison C=C : réaction de Wittig Avant 2014 • Acides carboxyliques et dérivés • Synthèse des esters : à partir des acides carboxyliques et des alcools (mécanisme) ; par réaction des alcools avec un chlorure d’acyle ou un anhydride d’acide (notion d’activation de la fonction acide). • Synthèse des amides par réactions d’amines primaires ou secondaires avec un chlorure d’acyle ou un anhydride d’acide, mécanisme. Après 2014 • Additions nucléophiles suivies d’élimination • Activation ex situ, activation in situ et activation in vivo par formation de l’acétylCoA • Synthèse des esters à partir des acides carboxyliques, des chlorures d’acyle et des anhydrides d’acide • Synthèse des amides à partir des acides carboxyliques, des chlorures d’acyle et des anhydrides d’acide Avant 2014 Après 2014 •Saponification des esters, mécanisme. •Hydrolyse des nitriles et des amides. •Des amides ou esters à l’acide carboxylique. •Réduction des esters en alcool primaire par le tétrahydruroaluminate de lithium. •Conversion par oxydoréduction : de l’acide ou de l’ester à l’aldéhyde ou à l’alcool primaire. •Synthèse malonique. Avant 2014 • Matériaux polymères organiques • Généralités sur les polymères • Polymérisations par étapes • Polymérisations en chaîne • Diversification des architectures • Relations structurepropriétés Après 2014 • Architecture moléculaire : macromolécules linéaires et réseaux, masses molaires moyennes en nombre et en masse d’un polymère non réticulé, indice de polymolécularité • Les différents états physiques : interactions entre macromolécules, transition vitreuse, polymère amorphe, semi-cristallin. • Propriétés mécaniques : matériaux thermoplastiques, élastomères
