Architecture de la matière 1

Architecture de la matière 1
Licence Sciences pour l'ingénieurParcours Systèmes électroniques

Description

Le but de ce cours est d’étudier l’atome, ses constituants et sa structure électronique, et l’évolution des propriétés des éléments chimiques dans le tableau périodique puis d’introduire la liaison chimique.

  • Structure de l'atome : constituants, nombre de masse et nombre de charge, notation, isotopes
  • Atome d'hydrogène : spectres de raies, nombres quantiques, niveaux d'énergie, quantification, orbitales atomiques
  • Atome polyélectronique : structure électronique, règles de remplissages, effet d'écran, charge effective
  • Tableau périodique : structure de tableau périodique (période, famille, bloc), périodicité des propriétés physico-chimiques.
  • Liaison chimique : modèle de Lewis, ordre de liaison, énergie et longueur de liaison

Compétences visées

Compétences générales

  • Modéliser un problème, traduire les données d'un énoncé.
  • Savoir utiliser des constantes physiques et faire une application numérique.

  Structure de l'atome

  • Connaître les constituants de l’atome: noyaux (neutrons, protons) et électrons.
  • Connaître le nombre de masse A et le nombre de charge Z. Etablir le nombre de protons, neutrons, et d’électrons d’un atome, d’un ion, connaissant les nombres A et Z.
  • Maitriser le symbole utilisé pour décrire un élément.
  • Calculer la composition isotopique d’un élément naturel, connaissant sa masse atomique apparente et les masses atomiques des isotopes.

Tableau périodique

  • Lire le tableau périodique: masse molaire. Identifier lignes et colonnes.
  • Comparer les propriétés des éléments et connaître leurs tendances à travers le tableau périodique: électronégativité, rayon atomique, affinité électronique, valence.
  • Reconnaître et nommer les familles des éléments, les isotopes, leurs stabilités et propriétés communes.
  • Distinguer les différents blocs de la classification périodique et connaître les principales propriétés qui les caractérisent, en se focalisant sur les non-métaux, alcalins et halogènes.

L'atome d'hydrogène

  • Connaître le spectre de raies de Balmer et le situer par rap port aux différents domaines spectraux.
  • Appliquer la formule de Rydberg.
  • Connaître le concept de la quantification de l'énergie, les nombres quantiques et les fonction d'onde (orbitales) s et p d'un ion hydrogénoïde.
  • Représenter les orbitales atomiques s et p qualitativement.

L'atome polyélectronique

  • Connaître le concept de la configuration électronique et le relier à la structure du tableau périodique.
  • Déterminer la configuration électronique à l’état fondamental d’un atome ou d’un ion.
  • Connaître le concept des couches électroniques.
  • Déterminer la valence d'un atome à partir de sa configuration électronique.

Liaison chimique

  • Connaître le modèle de Lewis et l'utiliser pour représenter une molécule composée d'éléments des deux premières périodes du tableau périodique.
  • Maitriser la règle de saturation des couches électroniques. En extraire l'ordre de la liaison et le degré d'oxydation d'un atome.
  • Connaître l’ordre de grandeur des énergies associées à la formation d'une liaison chimique et les distances typiques entre les atomes la composant.
  • Différencier liaisons fortes et liaisons faibles par rapport à l'énergie de liaison et relier celle-ci aux distances inter-atomiques.

Contacts

Responsable(s) de l'enseignement