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Colles physique 943_9

09pgmcolle

Remarques aux colleurs :

• merci de continuer à donner des exercices sur les séries
• peu d'exercices ont été traités en cours ou en TD sur les matrices par blocs et leur manipulation. En conséquence, merci de donner des exercices suffisamment guidés.
• il est possible de redonner des exercices sur les éléments propres (sans réduction...c'est pour bientôt!)

Colles physique 943_8

08pgmcolle

~ TL;DR ~

Sup' : Chimie des solutions de sup' (A/B, précipitation, rédox, E-pH).
Spé' : carbonyles + Chimie des solutions de spé' (complexation).

~ Révisions de sup' ~

Chimie des solutions : réactions acido-basiques

Connaissances :

• définir un acide de Brønsted, une base de Brønsted ;
• définir la constante d'acidité K_a d'un couple acido-basique ;
• définir un acide faible / fort dans l'eau, une base faible / forte dans l'eau ;
• connaître les propriétés acido-basiques de l'eau solvant (caractère acide, caractère basique, auto-protolyse, etc.) ;
• relation d'Henderson-Hasselbalch pour un couple acide faible / base faible (à savoir redémontrer) ;
• savoir définir ce qu'est une solution tampon, ce qu'est un pouvoir tampon.

Compétences :

• calculer une constante d'équilibre acido-basique à partir des constantes d'acidité des espèces mises en jeu, et conclure quant au caractère total de la réaction étudiée ;
• tracer le diagramme de stabilité (en fonction du pH) faisant intervenir les différentes formes acido-basiques d'une espèce ;
• lire et exploiter un diagramme de répartition ;
• calcul du pH d'une solution contenant un acide fort (seul) ;
• calcul du pH d'une solution contenant une base forte (seule) ;
• calcul du pH d'une solution contenant un acide faible (seul) ;
• calcul du pH d'une solution contenant une base faible (seule) ;
• calcul du pH d'une solution contenant un mélange acide faible / base faible.

Chimie des solutions : réactions de précipitation

Connaissances :

• définir le produit de solubilité K_s d'un solide dans un solvant donné ;
• exprimer la condition d'existence d'un précipité ;
• définir la solubilité s d'une espèce ;
• présenter l'effet d'ions communs.

Compétences :

• tracer le diagramme de stabilité d'une espèce en solution / sous la forme d'un précipité en fonction du pH ou du pX = -log([X]) ;
• calculer la solubilité s d'un solide dans différentes conditions (solvant pur ou non, etc.) ;
• anticiper l'effet de la pression, de la température, de la présence d'ions en solution, etc. sur la solubilité s d'une espèce ;
• établir le graphe log(s) = f(pH) pour une espèce donnée (en simplifiant l'expression de log(s) sur chacun des domaines d'étude).

Chimie des solutions : réactions d'oxydo-réduction

Connaissances :

• définition du nombre d'oxydation d'un élément au sein d'une espèce mono- ou polyatomique ;
• définir ce qu'est une oxydation, une réduction ;
• définir ce qu'est une réaction de dismutation, de médiamutation ;
• définir les notions de demi-pile, de pile électrochimique, de pont salin, d'électrode (anode et cathode), etc.
• définir le potentiel d'életrode, le potentiel de la solution, la force électromotrice d'une pile électrochimique ;
• présenter l'électrode standard à hydrogène (ESH), l'électrode au calomel saturé (ECS), l'électrode au chlorure d'argent ;
• énoncer la loi de Nernst ;
• proposer un montage permettant de réaliser le suivi potentiométrique d'un titrage (montage « à deux électrodes »).

Compétences :

• déterminer le nombre d'oxydation d'un élément au sein d'une espèce mono- ou polyatomique ;
• établir la demi-équation d'oxydo-réduction associée à un couple oxydant / réducteur (en solution aqueuse, en utilisant la convention « pH = 0 ») ;
• établir l'équation de la réaction d'oxydo-réduction entre l'oxydant d'un couple et le réducteur d'un autre couple ;
• calculer la constante d'équilibre K° d'une réaction d'oxydo-réduction à partir des potentiels standard E° (fournis) et en déduire le caractère quantitatif ou non de cette réaction ;
• proposer une représentation schématique / une représentation symbolique pour une pile életrochimique ;
• tracer le diagramme de stabilité (en fonction du potentiel E) faisant intervenir les différentes formes oxydo-réductrices d'une espèce.

Chimie des solutions : diagrammes potentiel-pH

Connaissances :

• connaître les différentes conventions de tracé pour un diagramme de Pourbaix (concentration fixée, concentration totale fixée, concentration atomique fixée, activité fixée, etc.) ;
• savoir identifier l'existence de phénomène de dismutation dans un diagramme de Pourbaix ;
• différencier les domaines d'existence et de prédominance sur un diagramme de Pourbaix ;
• comprendre la notion de blocage cinétique.

Compétences :

• méthodologie générale de construction pour un diagramme de Pourbaix (avec dismutation) ;
• tracer le «diagramme de Pourbaix de l'eau» (diagrammes de Pourbaix pour les couples H₃O⁺ / H₂ et O₂ / H₂O ;
• être capable de lire un diagramme de Pourbaix et d'en extraire différentes constantes thermodynamiques (constantes d'acidité K_a, potentiel standard E°, produit de solubilité K_s, etc.) ;
• utiliser la condition de continuité des frontières afin de déterminer des grandeurs thermodynamiques à l'aide d'un diagramme de Pourbaix ;
• superposer les diagrammes de Pourbaix relatifs à différentes espèces afin de prévoir l'existence (ou l'absence) de réactions d'oxydo-réduction.

~ Programme de spé' ~

Réactivité des composés carbonylés
(lien vers le chap. 07)

Connaissances :

• nom des fonctions chimiques relatives aux composés carbonylés : carbonyles (aldéhydes et cétones), anion énolate, β-hydroxycarbonyles (β-aldols et β-cétols), carbonyles α,β-insaturés (énals et énones)
• présenter les différentes de réactivité entre les aldéhydes et les cétones ;
• discuter de la stabilité de l'anion énolate obtenu à partir d'un carbonyle énolisable ;
• discuter de la compétition entre les réactions d'O-alkylation et de C-alkylation ;
• présenter la réaction de condensation aldolique (aldolisation et cétolisation) ;
• discuter des problématiques liées à la condensation aldolique croisée (sélectivité de la réaction) ;
• présenter le mécanisme-limite de type E1_cb, le comparer aux mécanismes-limite de types E1 et E2 ;
• présenter la réaction de crotonisation (catalysée en milieu faiblement basique) ;
• présenter la réaction de Michael.

Compétences :

• identifier un carbonyle énolisable, l'énolate cinétique, l'énolate thermodynamique ;
• proposer une base permettant de former un anion énolate à partir d'un carbonyle énolisable ;
• proposer un mécanisme pour la réaction de condensation aldolique en milieu « base faible », en milieu « base forte » ;
• proposer un mécanisme pour la réaction de crotonisation en milieu faiblement basique ;
• proposer un mécanisme pour la réaction de Michael ;
• proposer un mécanisme pour la réaction d'annélation de Robinson.

Description des complexes métalliques
(lien vers le chap. 08)

Connaissances :

• décrire qualitative de la liaison de coordination (modèle ionique) ;
• définir d'un complexe métallique d'un métal de transition ;
• définir les notions de site de coordination, de denticité, d'hapticité, de coordination (du centre métallique) ;
• définir la constante globale de formation d'un complexe, la constante globale de dissiciation d'un complexe, les constates successives de formation et de dissociation d'un complexe ;
• connaître le vocabulaire relatif à la formation / modification de complexes métalliques : coordination, décoordination, substitution, etc.

Compétences :

• identifier le nombre d'oxydation du centre métallique dans un complexe métallique ;
• nommer un complexe métallique en nomenclature systématique ;
• exprimer une constante (globale ou successive) de formation ou de dissociation d'un complexe en fonction d'autre constantes (globale ou successive) de formation ou de dissociation de ce même complexe ;
• tracer le diagramme de stabilité d'un centre métallique en fonction du potentiel-ligand (pL) à partir de constantes thermodynamiques fournies ;
• lire et exploiter un diagramme de distribution / des courbes de répartition faisant apparaître différentes formes complexées d'un même centre métallique ;
• proposer un protocole expérimental permettant de réaliser un titrage complexométrique.

~ TL;DR ~

Sup' : Chimie organique de sup'.
Spé' : carbonyles.

~ Révisions de sup' ~

Chimie organique (de sup')

Connaissances :

• nomenclature des composés organiques ;
• identification des principales fonctions de la Chimie organique : halogénoalcane, amine, alcane, alcène, alcyne, alcool, éther-oxyde, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, hémiacétal, hémicétal, acétal, cétal, etc.
• hypothèses du modèle de Lewis, méthodologie pour la représentation de Lewis d'un composé organique ;
• hypothèses du modèle VSEPR, nomenclature de Gillespie, figures de répulsion et géométries associées ;
• classification des isomères ;
• règles C.I.P. (Cahn, Ingold, Prelog) ;
• loi de Biot, définition du pouvoir rotatoire spécifique, du pouvoir rotatoire ;
• types de contrôle pour la réaction chimique : thermodynamique, cinétique (dont de charges et stérique) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "S_N1" (substitution nucléophile avec passage par carbocation) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "S_N2" (substitution nucléophile avec inversion de Walden) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "E1" (β-élimination avec passage par carbocation) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "E2" (β-élimination concertée) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "A_N" (addition nucléophile sur une insaturation) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "A / E" (addition nucléophile sur une insaturation suivie d'une élimination) ;
• conditions opératoires pour la synthèse d'organomagnésiens mixtes (réactif de Grignard), réactivité(s) du réactif de Grignard ;
• notions de catalyse, d'activation nucléophile, d'activation électrophile ;
• notions de protection d'un groupement fonctionnel, de conversion de fonction, synthèse de Williamson, mécanisme d'acétalisation ;
• réactifs et conditions opératoires pour la formation d'halogénoalcanes à partir d'alcools ;
• vocabulaire et conventions pour l'écriture, la lecture et l'analyse d'un schéma rétrosynthétique, notion de schéma de déconnexion, de synthon, etc. ;
• notions de Chimie organique rédox : oxydation / réduction modérée ou totale, réactifs permettant de réaliser ce type de réactions ;
• notion de déplacement d'équilibre, fonctionnement de l'appareil de Dean-Stark.

Compétences :

• représenter un composé organique en utilisant le modèle de Lewis ;
• représenter correctement un composé organique en représentation topologique (incluant l'écriture des doublets non-liants, des lacunes, le respect de la structure VSEPR, la représentation de Cram, etc.) ;
• positionner des charges partielles sur la représentation d'un composé organique (identification des effets inductifs et mésomères) ;
• représenter les formes mésomères pertinentes d'un composé organique (si elles existent) ;
• déterminer le stéréodescripteur R / S associé à un centre stéréogène de type "carbone asymétrique", déterminer le stéréodescripteur Z / E associé à un centre stéréogène de type "double-liaison C=C" ;
• identifier de la relation d'isomérie entre deux isomères : isomérie de constitution (de squelette / chaîne, de fonction, de position), stéréoisomérie (de conformation, de configuration -- dont énantiomérie et diastéréoisomérie) ;
• prévoir la constante d'équilibre d'une réaction acido-basique à partir des pK_a (fournis) des couples mis en jeu ;
• identifier le(s) site(s) acide(s) / basique(s) / nucléophile(s) / électrophile(s) d'un composé organique, comparer l'acidité / la basicité / la nucléophile / l'électrophilie de ces sites ;
• déterminer le mécanisme-limite associé à une réaction en analysant la nature des réactifs et les conditions opératoires, écrire ce mécanisme de manière correcte en respectant le formalisme des flèches courbes et la représentation topologique.

~ Programme de spé' ~

Réactivité des composés carbonylés
(lien vers le chap. 07)

Connaissances :

• nom des fonctions chimiques relatives aux composés carbonylés : carbonyles (aldéhydes et cétones), anion énolate, β-hydroxycarbonyles (β-aldols et β-cétols), carbonyles α,β-insaturés (énals et énones)
• présenter les différentes de réactivité entre les aldéhydes et les cétones ;
• discuter de la stabilité de l'anion énolate obtenu à partir d'un carbonyle énolisable ;
• discuter de la compétition entre les réactions d'O-alkylation et de C-alkylation ;
• présenter la réaction de condensation aldolique (aldolisation et cétolisation) ;
• discuter des problématiques liées à la condensation aldolique croisée (sélectivité de la réaction) ;
• présenter le mécanisme-limite de type E1_cb, le comparer aux mécanismes-limite de types E1 et E2 ;
• présenter la réaction de crotonisation (catalysée en milieu faiblement basique) ;
• présenter la réaction de Michael.

Compétences :

• identifier un carbonyle énolisable, l'énolate cinétique, l'énolate thermodynamique ;
• proposer une base permettant de former un anion énolate à partir d'un carbonyle énolisable ;
• proposer un mécanisme pour la réaction de condensation aldolique en milieu « base faible », en milieu « base forte » ;
• proposer un mécanisme pour la réaction de crotonisation en milieu faiblement basique ;
• proposer un mécanisme pour la réaction de Michael ;
• proposer un mécanisme pour la réaction d'annélation de Robinson.

Colles physique 943_7

~ TL;DR ~

Sup' : Chimie organique de sup'.
Spé' : RMgX + carbonyles (pas Michael).

~ Révisions de sup' ~

Chimie organique (de sup')

Connaissances :

• nomenclature des composés organiques ;
• identification des principales fonctions de la Chimie organique : halogénoalcane, amine, alcane, alcène, alcyne, alcool, éther-oxyde, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, hémiacétal, hémicétal, acétal, cétal, etc.
• hypothèses du modèle de Lewis, méthodologie pour la représentation de Lewis d'un composé organique ;
• hypothèses du modèle VSEPR, nomenclature de Gillespie, figures de répulsion et géométries associées ;
• classification des isomères ;
• règles C.I.P. (Cahn, Ingold, Prelog) ;
• loi de Biot, définition du pouvoir rotatoire spécifique, du pouvoir rotatoire ;
• types de contrôle pour la réaction chimique : thermodynamique, cinétique (dont de charges et stérique) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "S_N1" (substitution nucléophile avec passage par carbocation) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "S_N2" (substitution nucléophile avec inversion de Walden) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "E1" (β-élimination avec passage par carbocation) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "E2" (β-élimination concertée) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "A_N" (addition nucléophile sur une insaturation) ;
• caractéristiques du mécanisme-limite de type "A / E" (addition nucléophile sur une insaturation suivie d'une élimination) ;
• conditions opératoires pour la synthèse d'organomagnésiens mixtes (réactif de Grignard), réactivité(s) du réactif de Grignard ;
• notions de catalyse, d'activation nucléophile, d'activation électrophile ;
• notions de protection d'un groupement fonctionnel, de conversion de fonction, synthèse de Williamson, mécanisme d'acétalisation ;
• réactifs et conditions opératoires pour la formation d'halogénoalcanes à partir d'alcools ;
• vocabulaire et conventions pour l'écriture, la lecture et l'analyse d'un schéma rétrosynthétique, notion de schéma de déconnexion, de synthon, etc. ;
• notions de Chimie organique rédox : oxydation / réduction modérée ou totale, réactifs permettant de réaliser ce type de réactions ;
• notion de déplacement d'équilibre, fonctionnement de l'appareil de Dean-Stark.

Compétences :

• représenter un composé organique en utilisant le modèle de Lewis ;
• représenter correctement un composé organique en représentation topologique (incluant l'écriture des doublets non-liants, des lacunes, le respect de la structure VSEPR, la représentation de Cram, etc.) ;
• positionner des charges partielles sur la représentation d'un composé organique (identification des effets inductifs et mésomères) ;
• représenter les formes mésomères pertinentes d'un composé organique (si elles existent) ;
• déterminer le stéréodescripteur R / S associé à un centre stéréogène de type "carbone asymétrique", déterminer le stéréodescripteur Z / E associé à un centre stéréogène de type "double-liaison C=C" ;
• identifier de la relation d'isomérie entre deux isomères : isomérie de constitution (de squelette / chaîne, de fonction, de position), stéréoisomérie (de conformation, de configuration -- dont énantiomérie et diastéréoisomérie) ;
• prévoir la constante d'équilibre d'une réaction acido-basique à partir des pK_a (fournis) des couples mis en jeu ;
• identifier le(s) site(s) acide(s) / basique(s) / nucléophile(s) / électrophile(s) d'un composé organique, comparer l'acidité / la basicité / la nucléophile / l'électrophilie de ces sites ;
• déterminer le mécanisme-limite associé à une réaction en analysant la nature des réactifs et les conditions opératoires, écrire ce mécanisme de manière correcte en respectant le formalisme des flèches courbes et la représentation topologique.

~ Programme de spé' ~

Réactivité des organomagnésiens
(lien vers le chap. 06)

Connaissances :

• présentation du phénomène d'Umpolung commun aux composés organométalliques ;
• présentation des organomagnésiens mixtes : structure, stabilité (stabilisation sous la forme d'adduits de Lewis, équilibre de Schlenk), réactivités principales ;
• conditions de synthèse des organomagnésiens mixtes : montage, précautions (justifiées), réactions parasites ;
• présentation de la réaction d'ouverture des époxydes par action d'un organomagnésien mixte : bilan, mécanisme, sélectivité ;
• présentation de la réaction d'addition nucléophile sur un composé carbonylé par action d'un organomagnésien mixte : bilan, mécanisme, sélectivité ;
• présentation de la réaction d'addition nucléophile sur un ester par action d'un organomagnésien mixte : bilan, mécanisme, sélectivité.

Compétences :

• proposer des réactifs pour la synthèse d'un organomagnésien mixte (synthèse directe), d'un organomagnésien mixte acétylénique (synthèse indirecte) ;
• anticiper la régiosélectivité observée lors de la formation d'un alcool par ouverture d'un époxyde sous l'action d'un organomagnésien mixte ;
• anticiper la stéréosélectivité observée lors de la formation d'un alcool par ouverture d'un époxyde sous l'action d'un organomagnésien mixte ;
• anticiper le résultat de l'action d'un organomagnésien mixte sur un substrat présentant une insaturation (composé carbonylé, ester, époxyde, etc.) ;
• réaliser une analyse rétrosynthétique afin de proposer un organomagnésien mixte conduisant à l'obtention d'un produit fourni par addition nucléophile ou substitution nucléophile sur un substrat fourni.

Réactivité des composés carbonylés
(lien vers le chap. 07)

Connaissances :

• nom des fonctions chimiques relatives aux composés carbonylés : carbonyles (aldéhydes et cétones), anion énolate, β-hydroxycarbonyles (β-aldols et β-cétols), carbonyles α,β-insaturés (énals et énones)
• présenter les différentes de réactivité entre les aldéhydes et les cétones ;
• discuter de la stabilité de l'anion énolate obtenu à partir d'un carbonyle énolisable ;
• discuter de la compétition entre les réactions d'O-alkylation et de C-alkylation ;
• présenter la réaction de condensation aldolique (aldolisation et cétolisation) ;
• discuter des problématiques liées à la condensation aldolique croisée (sélectivité de la réaction) ;
• présenter le mécanisme-limite de type E1_cb, le comparer aux mécanismes-limite de types E1 et E2 ;
• présenter la réaction de crotonisation (catalysée en milieu faiblement basique).

Compétences :

• identifier un carbonyle énolisable, l'énolate cinétique, l'énolate thermodynamique ;
• proposer une base permettant de former un anion énolate à partir d'un carbonyle énolisable ;
• proposer un mécanisme pour la réaction de condensation aldolique en milieu « base faible », en milieu « base forte » ;
• proposer un mécanisme pour la réaction de crotonisation en milieu faiblement basique.

/!\ Les additions 1,4 n'ont pas encore été traités en cours (Michael, Robinson, etc.) /!\

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06pgmcolle

MESSAGE AUX COLLEURS : de nombreux exemples sur les suites de fonctions ont été traités en cours mais il n'y a pas eu encore de séances de TD sur le sujet.

MESSAGE AUX ELEVES : bien retravailler les exemples du cours en refaisant par vous mêmes les calculs!

07pgmcolle

Pas de séries numériques comme prévu initialement, le cours et révisions n'étant pas suffisamment avancés.

• il me semble qu'une coupure franche (càd sans mettre le nez dans que que ce soit) de 2 ou 3 jours est nécessaire pour reposer votre cerveau.
• recaler les rythmes biologigues notamment en terme de sommeil
• faire un bilan des premières semaines sur la connaissance du cours et sur les 2 DS
• noter toutes les questions que vous vous posez pour la séance de questions du lundi 4.