Plan du cours de Chimie en PCSI specifique SI 

Lycee La Martiniere Monplaisir 

Cinétique des systèmes chimiques 

I) Système fermé en réaction chimique

A) Description

      1) paramètres intensifs et extensifs

      2) notion de phase

      3) Grandeurs intensives de composition d’une phase

B) Avancement d’une réaction chimique

      1) Coefficients stoechiométriques

      2) Variations des quantités de matière dans un système fermé

      3) Avancement de réaction

II) Vitesses en cinétique chimique

A) Vitesse de disparition ou de formation d’une espèce

B) Vitesse de réaction

III) Facteurs de la cinétique. Lois de vitesse

A) Influence des concentrations sur la cinétique

      1) réactions avec ou sans ordre

      2) réactions d’ordre simple

            a) ordre 1 par rapport à A

            b) ordre 2 par rapport à A

            c) ordre 1 par rapport à A et à B

            d) dégénérescence de l’ordre

      3) temps de demi - réaction

B) influence de la température sur la cinétique

C) Méthodes expérimentales de détermination des lois de vitesse

      1) mesure de concentrations

      2) analyse

            a) méthode différentielle

            b) méthode des vitesses initiales

            c) méthode d’intégration

IV) Mécanismes réactionnels en cinétique homogène

1) Processus élémentaires

      a) définition

      b) molécularité

      c) coefficients stoechiométriques

      d) ordre d’un processus élémentaire

2) Intermédiaires réactionnels

3) Types de réactions complexes

4) Approximation de l’état quasi – stationnaire (AEQS)

5) Etape cinétiquement déterminante

6) Etat de transition

      a) diagramme d’énergie potentielle

     b) chemin d’énergie minimale et coordonnée réactionnelle

     c) état de transition

7) Rôle de la température et des concentrations

8) Mécanismes en séquence ouverte (par stades)

      a) exemple : décomposition du pentaoxyde de diazote

            * loi de vitesse expérimentale

            * mécanisme proposé

            * établissement de la loi cinétique

      b) généralisation

9) Mécanisme en séquence fermée (en chaîne)

      a) exemple : synthèse du bromure d’hydrogène

            * loi de vitesse expérimentale

            * mécanisme proposé

            * établissement de la loi cinétique

      b) généralisation

      c) longueur de chaîne 
 
 

L’architecture de la matière 

I) Structure électronique de l’atome

1) Quantification de l’énergie dans l’atome d‘hydrogène

      a) spectres d’émission et d’absorption

      b) niveaux d’énergie électroniques

2) Structure électronique de l’atome

      a) niveaux d’énergie dans l’atome

      b) probabilité de présence

      c) nombres quantiques

      d) principe de Pauli

      e) configuration électronique d’un atome à l’état fondamental

            α) règle de Klechkowski

            β) règle de Hund

      f) électrons de cœur et électrons de valence

      g) représentation de Lewis

3) Classification périodique des éléments

      a) bloc s

      b) bloc p

      c) bloc d

      d) bloc f

4) Evolution des propriétés atomiques

      a) énergie d’ionisation

            1) définition

            2) évolution dans la classification

            3) autres ionisations

      b) affinité électronique

            1) définition

            2) évolution dans la classification

      c) électronégativité de Mulliken

5) Evolution de quelques propriétés chimiques

      a) caractère redox

      b) caractère acido-basique des oxydes 

II) Structure électronique des molécules

1) Liaison covalente localisée : règle de l’octet

      a) notation de Lewis

      b) caractéristiques de la liaison covalente

     c) règle de l’octet

2) Formules de Lewis

3) Nombres d’oxydation

      a) définition

      b) propriétés des n.o.

4) Géométrie des molécules

      a) méthode VSEPR

      b) angles de liaison 

Structure, réactivité et synthèse en chimie organique 

I) Stéréochimie de conformation

A) Représentation plane des molécules organiques

      1) formule développée

      2) formule semi-développée

      3) représentation topologique

B) Représentation plane des molécules tridimensionnelles

      1) représentation de Cram

      2) Projection de Newman

C) Etude de la molécule d’éthane

      1) stéréochimie de conformation

      2) angle de torsion

      3) courbe d’énergie potentielle

      4) conformères

D) Etude de la molécule de butane

      1) courbe d’énergie potentielle

      2) population des conformères

II) Stéréo-isomérie de configuration

A) Enantiomérie

      1) configuration d’une molécule

      2) chiralité

      3) énantiomérie

      4) atome de carbone asymétrique

B) Descripteurs stéréochimiques de Cahn, Ingold et Prelog

      1) descripteurs R et S

      2) règles séquentielles

C) Comparaison des propriétés physiques et chimiques de deux énantiomères

      1) propriétés physiques

      2) activité optique

      3) propriétés chimiques

D) Diastéréo-isomérie

      1) définition

      2) molécules possédant deux atomes de carbone asymétriques

      3) diastéréo-isomérie cis/trans engendrée par une double liaison C=C

      4) diastéréo-isomérie cis/trans engendrée par les molécules cycliques

      5) comparaison des propriétés physiques et chimiques de deux diastéréo-isomères

      6) séparation des énantiomères par l’intermédiaire des diastéréo-isomères

III) Réactivité  de la double liaison carbone-carbone

A) Intérêt industriel, nomenclature, paramètres

     1) intérêt 

     2) nomenclature

     3) paramètres géométriques et énergétiques de la double liaison C=C

B) Réactions d’addition électrophile

      1) définitions

      2) addition électrophile d’halogénure d’hydrogène H-X

            a) résultats expérimentaux

            b) mécanisme limite

            c) régiosélectivité

            d) règle de Markovnikov

            e) stéréosélectivité en série cyclique, autres mécanismes

     3) addition électrophile de l’eau

            a) résultats expérimentaux

            b) régiosélectivité et stéréosélectivité

            c) mécanisme limite

            d) influence des substituants

      4) addition électrophile de dihalogène : halogénation

            a) stéréosélectivité

            b) mécanisme

            c) non stéréospécificité dans certains cas

C) Hydrobromation radicalaire en chaîne

      1) résultats expérimentaux

      2) mécanisme radicalaire en chaîne

      3) stéréosélectivité

D) Coupure oxydante de la double liaison C=C par ozonolyse

      1) équation de réaction de l’ozonolyse réductrice

      2) exemple d’ozonolyse réductrice en synthèse organique

      3) ozonolyse en milieu oxydant 
 
 
 

 Réactions en solutions aqueuses 

I) Evolution d’un système chimique vers un état d’équilibre. Loi de l’équilibre chimique

1) Activité  d’une espèce chimique

2) Quotient de réaction Q

3) Cas des réactions totales ou nulles

II) Equilibres acido-basiques

1) Définition d’un couple acide-base (au sens de Brönsted)

      a) définition

      b) exemples

      c) polyacides et polybases, ampholytes (amphotères)

    2) Couples acido-basiques de l’eau

      a) eau ampholyte

      b) pH d’une solution aqueuse

3) Réaction acido-basique

4) Constante d’acidité d’un couple en solution aqueuse

      a) définition

      b) cas des couples de l’eau

      c) classement des couples acide/base

      d) domaines de prédominance

      e) réaction acide-base : aspect quantitatif

III) Equilibres de complexation

1) Définition

2) Couple donneur/accepteur de ligand, constantes d’équilibre

3) domaines de prédominance

IV) Equilibres de précipitation

1) Dissolution de composés ioniques dans l’eau

      a) exemple

      b) généralisation

      c) solubilité s

2) Condition de précipitation

3) Domaine d’existence d’un précipité

V) Oxydoréduction

A) Equilibres d’oxydoréduction

      1) définition d’un couple oxydant/réducteur

      2) couples redox de l’eau

      3) réaction d’oxydo-réduction

B) Piles électrochimiques

      1) approche phénoménologique

            a) description

            b) déroulement d’une réaction chimique

            c) anode et cathode

      2) demi-pile et électrode

      3) potentiel d’électrode

            a) électrode standard à hydrogène (ESH)

            b) potentiel d’électrode (potentiel d’oxydoréduction)

      4) potentiels standards

            a) états standards d’un constituant

            b) potentiel standard d’oxydoréduction

      5) formule de Nernst

C) Prévision d’une réaction d’oxydoréduction

      1) calcul de la constante d’équilibre à partir des potentiels standards

      2) domaines de prédominance (espèces dissoutes)

      3) échelle de potentiels standards et prévision d’une réaction redox

      4) applications

            a) médiamutation des ions fer II

            b) dismutation des ions cuivre I 
 
 
 

L’architecture de la matière (suite et fin)

III) Architecture des cristaux

1) Systèmes cristallins

      a) l’état solide

      b) définitions

      c) notions de cristallographie

            α) systèmes cristallins

            β) nombre de motifs par maille conventionnelle

            γ) coordinence

            δ) masse volumique

            ε) compacité

2) Empilements compacts de sphères identiques et sites

      a) sites cristallographiques

      b) empilements compacts

      c) structure cubique à faces centrées

      d) structure hexagonale compacte

3) Les principaux types de cristaux

      a) cristaux métalliques

            α) structures cristallines

            β) variétés allotropiques

            γ) propriétés physiques

            δ) les alliages

      b) cristaux ioniques

            1) structure de type chlorure de césium

            2) structure de type chlorure de sodium

            3) structure de type blende ZnS

            4) relation entre la structure et les rayons ioniques

            5) structure de type fluorine CaF₂

            6) propriétés des cristaux ioniques

      c) cristaux covalents

            α) le diamant

            β) le graphite

      d) cristaux moléculaires

            α) propriétés générales

            β) la glace de type diamant 

Thermodynamique des systèmes chimiques 

I) Modèle de réacteur

      a) définition

      b) réacteur isobare

      c) réacteur isochore

      d) réacteur isotherme

      e) réacteur adiabatique

II) Grandeurs standards de réaction

1) Corps purs et mélanges

      a) corps pur : rappel

      b) mélanges

2) Etats standards d’un corps pur

3) Enthalpie et enthalpie standard d’un système

4) Grandeurs standards de réaction chimique

5) Effets thermiques en réacteur isobare

      a) en réacteur isobare isotherme

      b) en réacteur isobare adiabatique : bilan enthalpique

      c) loi de Hess 

III) Utilisation des tables de grandeurs thermodynamiques standards

1) Etat standard de référence d’un élément chimique

2) Enthalpie standard de formation d’un corps pur

      a) réaction standard de formation d’une espèce chimique

      b) enthalpie standard de formation

      c) application au calcul de l’enthalpie standard de réaction à T = 298 K

3) Loi de Kirchhoff

4) Changement d’état physique d’un constituant

      a) discontinuité de l’enthalpie standard de réaction

      b) calcul de l’enthalpie standard de réaction à une température T

5) enthalpie standard d’ionisation et de fixation électronique

      a) enthalpie standard d’ionisation

      b) enthalpie standard de fixation électronique