plan de cours-chm 1401 - Département d`histoire
publicité
Département de chimie Facutlé des arts et des sciences ________________________________________ PLAN DE COURS-CHM 1401 ________________________________________ CHM 1401 – Chimie Physique I (3 cr.) Session Automne 2009 Cours : Mardi 9h30 - 11h30, PRG local G-815 Vendredi 10h30 - 11h30, PRG local G-815 Répétition : Groupe 1* Mercredi 13h30-14h30, local G-715 Groupe 2* Vendredi 8h30 - 9h30, local G-815 Examen intra Mardi 13 Octobre 2009 9h30-11h30, PRG local G-815 Examen final Vendredi 11 Décembre 2009 13h30-16h30, E-310 PRG Professeur responsable Radu Iftimie (C-512) Email [email protected]; tél : 514-343-7105 Répétiteur : Ugo Rivard (C-538) Email [email protected]; tél : 514-343-6111ex. 3949 DESCRIPTION Introduction aux concepts de base de la chimie physique moderne dont le centre d’intérêt est la molécule. Spectroscopie, propriétés électriques et magnétiques des molécules, structure atomique et moléculaire. Les lois de la thermodynamique. OBJECTIFS DU COURS La chimie est la science de la matière et de ses transformations. La chimie physique a pour objet d’étudier les principes physiques qui sous-tendent la chimie. Elle cherche à expliquer la structure de la matière et les transformations qu’elle subit en fonction de concepts fondamentaux comme les atomes, les électrons ou l’énergie. Dans ce premier cours de chimie physique, une vision d’ensemble des aspects macroscopique et microscopique de la matière sera présentée. Plusieurs de ces aspects seront par la suite approfondis dans les cours subséquents. 1 CONTENU DU COURS 1. NOTIONS DE BASE DE LA THERMODYNAMIQUE. PROPRIÉTÉS DES GAZ Notion d’équilibre mécanique. Pression. Notion d’équilibre thermodynamique. Température. Notion de gaz parfait. Loi des gaz parfaits. Modèle cinétique du gaz parfait. Introduction aux interactions intermoléculaires et aux gaz réels. Notion de phase thermodynamique. Modèle de van der Waals. 2. LA NATURE DES INTÉRACTIONS INTERMOLÉCULAIRES. RELATION AVEC LA THERMODYNAMIQUE Comment est-ce que la matière répond à l’action d’un champ électrique ? Moments dipolaires électriques, constante diélectrique, indice de réfraction. Comment est-ce que la matière répond à l’action d’un champ magnétique ? Interactions dipolaires. Autres forces intermoléculaires : les ponts hydrogène, l’interaction hydrophobe, forces de van der Waals 3. LE PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE La conservation de l’énergie Travail, chaleur, thermochimie. Loi de Hess. L’enthalpie. Variation des enthalpies avec la température. Loi de Kirchhoff. Thermochimie. Fonctions d’états et différentielles totales exactes. L’effet Joule-Thompson Chaleur spécifique, relation entre Cp et Cv. 4. LE DEUXIÈME ET LE TROISIÈME PRINCIPES DE LA THERMODYNAMIQUE Sens d’une transformation spontanée. L’entropie. L’entropie comme fonction d’état. Le cycle de Carnot. La température thermodynamique. L’inégalité de Clausius. Changements d’entropie accompagnant certains processus spontanés. Le troisième principe de la thermodynamique L’énergie de Helmholtz et de Gibbs Combinaison du premier et du deuxième principe. Propriétés de l’énergie interne et de l’énergie de Gibbs. Propriétés de l’énergie interne et de l’énergie de Gibbs Le potentiel chimique d’une substance pure et sa variation avec la pression 2 SITE WEB • Les devoirs à la maison pourront être obtenues à partir de mon site web : https://www.webdepot.umontreal.ca/Usagers/iftimier/MonDepotPublic/MyWebSites/index_francais.htm en cliquant à droite, dans la section Enseignement, sur CHM1401 Livre de cours (en vente à la librairie) : Attention !! Il s’agit de la nouvelle version francaise du livre, parue en 2008 : P. Atkins et J. de Paula, Chimie Physique, 3e éd., De Boeck, Bruxelles, (2008). Vous pouvez également utiliser la version anglaise du même livre : P. Atkins and J. de Paula, Physical Chemistry, 8ème éd. (2006). Les chapitres concernés par notre cours sont dans :1,2,3,18 et la premiere partie du chapitre 21. D’autres livres que vous pouvez consulter : P. Atkins et J. de Paula, Physical Chemistry for the Life Sciences, première édition, Oxford University Press, New York, 2006. Ce livre comportent un grand nombre d’applications en biochimie et sera parfois utilisé pour ces problèmes. D. W. Ball, Physical Chemistry, Thompson, (2003). Certains concepts sont vraiment bien expliqués dans ce livre. • La meilleure façon de comprendre les notions enseignées en CHM1401 est d’assister à tous les cours et de poser des questions pour clarifier les notions au fur et à mesure. • Il est important à retenir que la quasi-totalité des notions enseignées dans le cours se retrouvent dans le livre de cours. Je vais vous distribuer des notes de cours quand il s’agit des notions qui ne sont pas couvertes par le livre. MODALITÉS D'ÉVALUATION 3 Devoirs à la maison : seront données au début du cours vendredi; doivent être retournés après deux semaines au maximum. Vous pouvez les retourner à Ugo ou à moi, avant que le cours commence. Vous allez avoir quatre devoirs à la maison. Devoirs à la maison Examen intra (13 octobre 2009, 9h30 – 11h30, Pavillon Roger-Gaudry G-815) Examen final (11 déc. 2009, 13h30 – 16h30, E-310 Pavillon Roger-Gaudry 20% 30% 50% Les devoirs à la maison comprendront des problèmes similaires à ceux qui sont proposés dans les livres recommandés pour ce cours. Vous avez 14 jours pour soumettre les solutions. Apres le délai de 14 jours, les solutions des devoirs a la maison ne seront plus acceptées, et vous allez obtenir 0 (zéro), sauf sur raison valable (par exemple lettre du médecin). Par la suite, je vais vous donner la solution en classe. Il est très important de bien comprendre la solution les devoirs à la maison. Un problème similaire apparaîtra à l’examen intra ainsi qu’à l’examen final. Je vous encourage de suivre les répétitions de façon active. En particulier, vous pouvez : • demander aux répétiteurs de vous montrer les solutions des devoirs à la maison qui ont déjà été soumises • demander aux répétiteurs de vous expliquer des notions de cours que vous n’avez pas compris En absence des questions de votre part, les répétiteurs vont vous proposer une liste des problèmes tirés du livre de cours que vous allez résoudre ensemble. Il est très important aussi de bien comprendre les solutions des problèmes proposés par les répétiteurs. Un problème similaire apparaîtra à l’examen intra et à l’examen final. L’examen intra portera sur les notions enseignées dans Chapitre 1, Chapitre 18 et une partie du Chapitre 2. Par contre, l’examen final portera sur toutes les notions enseignées dans le cours. Le poids relatif des deux examens reflets le poids relatif de la longueur des examens, et, en conséquence, du nombre de problèmes à résoudre. L’examen intra aura lieu la semaine qui précédera la semaine de relâche. Finalement, je dois ajouter que vous êtes tous encouragés de venir poser des questions soit directement à moi, soit aux répétiteurs. Normalement, je suis disponible tous les après-midi à partir du 14h. Radu Iftimie Professeur adjoint au Département de Chimie 4
