Structure de la matière Semestre 1 - 1CMCHI01

Objectif(s)

Le but du module de structure de la matière est d'acquérir les outils courants de description des solides et des molécules: atomistique, structures de Lewis, théorie des orbitales moléculaire et cristallographie géométrique.

Contenu(s)

• Atomistique : généralités
  • Caractéristiques générales d'un atome,
  • Spectres de raies d'émission de l'atome d'hydrogène et ions hydrogénoïdes,
  • Structure électronique (nombres quantiques, couches et sous-couches), niveaux d'énergie dans l'atome H et les ions hydrogénoïdes, configuration électroniques (règles de construction)

• Description de l'atome en mécanique quantique : introduction
  • Dualité onde-corpuscule, Equation de Schrödinger,
  • Fonctions d'onde, nombres quantiques (n, l, m), orbitales atomiques,
  • Représentation des fonctions d'onde monoélectronique de l'atome d'hydrogène

• Tableau périodique
  • Organisation des éléments dans la classification périodique
  • Présentation des principales familles chimiques
  • Evolution des propriétés atomiques : notion d'écran, électronégativité, rayons atomiques et ioniques, énergie d'ionisation, affinité électronique
  • Polarisation, pouvoir polarisant et polarisabilité

• Structure électronique et géométrie des molécules
  • Structure et géométrie moléculaires : modèle de Lewis et VSEPR. Cas de l'hypervalence
  • Liaison de covalence délocalisée (liaison sigma et pi, système aromatique)
  • Modèle LCAO cas des molécules diatomiques homo et hétéronucléaires de la 1ière et 2ième période.
  • Hybridation des orbitales atomiques
  • Propriétés des molécules : molécules polaires et apolaires, propriétés
    magnétiques

• Structure de l'état solide
  • Généralités : liaison dans l'état solide, classification des cristaux, maille élémentaire, coordinence, compacité, masse volumique, sites interstitiels & conditions d'occupation
  • Description des structures des cristaux métalliques type CFC et CC ainsi que les cristaux ioniques type CsCl, NaCl et ZnS

• Liaisons faibles
  • Description des interactions de Van Der Waal et liaison hydrogène
  • Identifier la nature des liaisons faibles dans le cas des corps purs simples
  • Application : évolution des températures de changement d'état
  • Solvant moléculaire : polaire, apolaire, protique et aprotique