adresse de cette page : http://sites.google.com/site/markcasida/chi-110

Dernière mise à jour : vendredi 12 septembre 2025 (page en construction)

NOTES: 

• vendredi 12 septembre 2025 :  préparation du CM 2

• mardi 9 septembre 2025 :  CM 1 d'atomistique est fait

• lundi 8 septembre 2025 :  Normalement mes anciennes notes de cours sont de nouveau disponibles.  Je prépare le premier CM pour demain.

• vendredi 5 septembre 2025 :  J'ai travaillé un peu plus sur cette page web.

• dimanche 24 août 2025 : Il n'y a pas beaucoup ici pour l'instant, mais je commence le travail sur cette page.

CHI 101: Atomistique et Cristallochimie

UN TOUT PETIT MOT SUR MA RÔLE DANS LE CHI 101 :   Ça fait longtemps que je suis impliqué d'une façon ou d'autres avec ce cours ou avec une version antérieure ou parallèle de ce cours.  Par exemple, (j'en été responsable pour tous les amphis pendant les années 2011-2013.   La dernière version du cours que j'avais enseigné était CHI 131 ce qui est plus ou moins juste le CHI 101 enseigné en anglais pour les étudiants intéressés et à l'apprentissage des sciences et de l'anglais.  Aujourd'hui, je retourne à l'enseignement en français avec le CHI 101.  Ce module est enseigné par un équipe d'haut compétence et je ne suis qu'un membre de l'équipe.  La référence principale du cours est sur Moodle .

En 2025-2026, je serai responsable pour une seule amphi de CHI 101 parmi une dixaine d'amphis traitant l'atomistique, deux groupes de TD d'atomistique, et un seule groupe de TD/TP de cristallochimie.   J'utilise cette page pour m'aider à créer un petit record de mon enseignement qui pourrait nous servir pour rappeler un peu ce que nous avons fait dans mes sections.

UN MOT SUR L'IMPORTANCE D'AUTONOMIE :  Probablement la plus grosse différence entre la lycée et l'université et l'importance que nous mettons sur le développement rapide de votre autonomie à l'université.  Quand un prof de l'université est demandé ce qui est anticipé des étudiants, parmi les exigeances on trouve presque toujours le mot autonomie et l'importance de l'autonomie de l'étudiant ne cesse pas de croître pendant les trois ans de licence.  Bien que le mot « autonomie » semble avoir des multiples sens selon le niveau de l'université et le prof, je dirai qu'en L1 « autonomie » veut dire au moins que vous suivez les cours magistraux et dès que vous avez vu les informations, vous essayez les exercices de travaux dirigés.  Comme disait Louis Pasteur, « L'hasard favore l'esprit préparé ».  C'est uniquement en ayant déjà essayé les exos de TD avant de venir en TD que vous aurez « l'esprit préparé » pour le mieux profiter de la séance.  Évidement des commentaires comparables s'appliquent aux TP où vous avez des exercices préparatoires à faire.

TABLE DE MATIÈRE

1.  Cours Magistal

   1.  Moodle

   2. Emploi du Temps CM 2025-2026

2. TD atomistique

3. TD et TP de cristallo

4.  D'autres choses

Cours Magistral

Moodle

Bien que la page actuelle peut comprendre des informations intéressantes, les pages web de Moodle sont beaucoup plus important.  Vous pouvez trouver les pages web Moodle pour CHI 101 ici (cliquer sur le lien !)   Il faut consulter la site aussi tôt que possible en sachant qu'il y a des lessons à étudier avant le premier CM !

Emploi du Temps CM 2025-2026

Les groupes d'amphi de la partie atomistique de CHI 101 sont de nombre 6 et distingué par les lettres A, B, C, D, E et F.  J'enseignerai l'amphi du groupe C dont les CM auront lieu les mardis du 8h00 à 9h30.  Les étudiants sont de la formation SV.

À faire avant le CM 1
(1) Aller  sur Moodle .
(2) Faire la leçon sur la constitution de l'atome, la définition de la mole, et les particules fondamentales.

Semaine 37 : CM 1 (mardi 9 septembre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Interactions matière rayonnement : propriétés des ondes, dualité onde-corpuscule (notion de photon), effet photoélectrique.  Spectroscopie d'absorption et d'émission.

Réellement fait :

On va passer la première moitié du cours en apprenant comment passer du forme primaire du tableau à la forme actuelle qui est basée sur la mécanique quantique!  

« Un chimiste qui n'est pas également un physicien n'est rien du tout. » --- Robert Wilhelm Bunsen

Nous allons nous limiter à une introduction la plus préliminaire à la physique classique et puis quantique.

I. PHYSIQUE CLASSIQUE
IA. LES DIFFÉRENTS TYPES D'ÉNERGIES DES PARTCULES
    cinétique et potentiel vidéo
IB. LA NATURE ONDULAIRE DE LA LUMIÈRE
    ondes voyageants dans un fil (dessin avec plein de terminologie)
    ondes stationaires vidéo

  expérience à deux fentes de Young vidéo

II. LA LUMIÈRE EN TANT QUE PARTICULE
IIA. RAYONNEMENT D'UN CORP NOIR

Impossible d'expliquer sans supposer l'existance d'une particule de lumière (photon) d'énergie Eph = h nu
Les résultats sont tellement quantitatifs qu'on a pu mesurer la température fondamentale entre les étoiles (4 K).

IIB. EFFET PHOTOÉLECTRIQUE

  Eph = W +Ec
  Beaucoup de questions d'exercices et d'examen sont possibles !

III. L'ÉLECTRON EN TANT QU'ONDE
IIIA. LA LONGEUR D'ONDE DE BROGLIE
  lamba = h/p
  p = m v = quantité de mouvement ou l'impulsion
  validé avec l'expérience Davisson-Germer (montrant aussi une façon de connaître la stucture des cristaux)

À faire avant le CM 2
(1) Aller  sur Moodle .
(2) Faire la leçon sur le modèle de Bohr de l'atome, les niveaux d'énergie, et la relation En - -(13.6 eV) (Z/n)^2 pour les atomes hydrogénoïdes.

Semaine 38 : CM 2 (mardi 16 septembre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Absorption, émission, séries, formule de Rydberg

Continu préparé d'avance :

I. ENCORE DE LA PHYSIQUE CLASSIQUE

II. L'ÉLECTRON EN TANT QU'ONDE

IIA. LONGUEUR D'ONDE DE BROGLIE : lambda = h/p

IIB. MODÈLE DE BOHR : En = -(13,2 eV) Z^2/n^2
IIC. FACTEUR DE BOLTZMANN : p(E) = conste x exp(-E/kT)

III. SPECTRES
IIIA. ABSORPTION
IIIB. IONISATION
IIIC. ÉMISSION

vidéo des aurores
vidéo des spectres d'émission plus simples

Semaine 39 : CM 3 (mardi 23 septembre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Fonctionsd'onde et orbitales atomiques, notion de probabilité de présence, description géométrique des OA.

Fait en CHI 131 il y a deux ans :
I. Physique classique
  (A. particules)
  B. lumière ondulaire
  C.nombre imaginaire (BSC ?)
  D. équation d'onde et intensité de lumière
II. Des problèmes revélés avec le nouveau siècle XX
  A. optimisme
    La physique classique semblait complète et il n'avait que de faire des applications pour la bénefice des être humains.
    1879 Thomas Edison créait la première ampule électrique commerciale
    1895 Nikola Tesla et George Westinghouse ont réussi à utliser les Chutes Niagra afin de générer de l'électricité, gagnant la priorité de la découvert avant Thomas Edison.
    1901 Guglielmo Marconi recevait le premier signale de tadio trans-Atlantique.
    1903 Orville et Wilbur Wright ont réussit à Kitty Hawk, Caroline du Nord, le premier vol d'un avion motorisé.
  B. 1900: 3 articles scientifiques d'une grande importance
III. La lumière en tant que particules
  A. radiation de corps noir
  B. effet photoélectrique
Réellement fait :

Semaine 40 : CM 4 (mardi 30 septembre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Relations entre lesnombres quantiques, nombre quantique de spin, principe d'exclusion de Pauli, construction de la configuration électronique des éléments à partir des OA monoélectroniques.  Notion de Z(effectif).

Fait en CHI 131 il y a deux ans :
I. Électrons en tant qu'ondes
  A. La longueur d'onde de de Broglie
    i) démonstration heuristique de lambda = h/p
    ii) l'expérience fait par Vaisson et Germer montrant les propriétés ondulaire de l'électron
  B. L'atome de Bohr
    i) Des difficultés
      a) la catastrophe atomique (les atomes ne doivent pas exister)
      b) les spectres d'émission
          La formule de Rydberg 1/lambda = R (1/n^2 - 1/m^2 )
    ii) théorie
      a) l'idée fondamentale
          La résolution du problème est que les élecrons n'existent qu'avec des énergies discretes.
          NIels Bohr a démontré que En = -(13.6 eV) Z^2/n^2
          De ceci on peut démontrer la formule de Rydberg
          Le concepte de nombre d'onde
      b) Comment Bohr arrive-t-il à sa formule ?
          Il a fait dex suppositions :
          i) que les électrons se comportent comme des ondes de de Broglie
          ii) que l'onde est stationnaire et non progressive
Démonstration de la formule de Bohr en mettant une onde de de Broglie autour d'une orbite de Rutherford.  Ça nous donne la notion que le moment cinétique (mvr) est quantifié en unités de hbar.  Nous avons eu juste assez de temps pour démontrer  En = -Eh n^2/2 et  r = (n^2/Z) a_0 .
Réellement fait :

Semaine 41 : CM 5 (mardi 7 octobre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Évolution de l'énergie avec le remplissage des couches et sous-couches, règle de Klechkowski, principe de l'Aufbau, périodes/blocs/familles, évolution de l'électronégativité et du rayon atomique dans le tableau périodique, électrons de valence.

Fait en CHI 131 il y a deux ans :
I. Spectroscopie
  A. Les bases
    (i) modèle de Bohr
    (ii) le facteur de Boltzman
  B. Types de spectres
    (i) spectre d'émission
    (ii) spectre d'absorption
    (iii) spectre d'ionisation

Réellement fait :

À faire avant le CM 6
(1) Aller  sur Moodle .
(2) Représentation de Lewis, méthode systématique pour établir un diagramme de Lewis, règle de l'octet.

Semaine 42 : CM 6 (mardi 14 octobre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Règles de priorité pour les formules de Lewis, hybrides derésonance, hypervalence, exemples.

Fait en CHI 131 il y a deux ans :
I. L'équation de Schrödinger
  A. « démonstration »
  B. interpretation physique de la fonction d'onde
    i) interpretation de Copenhague
    ii) principe de correspondence
    iii) principe d'incertitude de Heisenberg
II. Solutions pour les atomes hydrogénoïde
  A.  Coordonées sphériques
Réellement fait :

Semaine 43 : pas de CM
semaine des examens partiels 

Semaine 44 : vacances (Toussaint)
Mark en Afrique (Lomo, Togo)

Semaine 45 : CM 7 (mardi 4 novembre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Géométrie des molécules : Théorie VSEPR.  Application : Moment dipolaire.

Fait en CHI 131 il y a deux ans :
I. Le language des mathes
  A. lignes
  B. calcul intégrodifférentiel
  C. faire des dessins
II. Orbitales atomiques (OAs)
  A. coordonées sphériques
  B. fonction radiale
  C. nombres quantiques
  D. orbitales

Réellement fait :

À faire avant le CM 8
(1) Aller  sur Moodle .
(2) Leçon sur le moment dipolaire.

Semaine 46 : pas de CM
mardi le 11 novembre est un jour de congé (Armistice)

Semaine 47 : CM 8 (mardi 18 novembre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Types de liaisons chimiques (métallique/ionique/covalente).  Interactions faibles.  Forces intermoléculaires.

Fait en CHI 131 il y a deux ans :
Atomes polyélectronique
I. L'effet d'écran
  fonction de distribution radiale et couches
  règles de Slater
  règle de Klechkowski
II. Spin
  A. le quatrième nombre quantique
  B. le principe d'exclusion Pauli
  C. la règle de Hund
III. Tableau périodique
  A. Le tableau de Mendeleev
  B. Le tableau de Bohr
IV. La périodicité des proprités
  Les tendences grosses
  A. rayons atomqiues
  Les tendences fines : la stabilité spéciale des souscouches totalement remplies et à moitié remplies

Réellement fait :

Semaine 48 : CM 9 (mardi 25 novembre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Construction d'OM par CLOA (exemples H2, H2+, H2-).  Application des OA 2s et 2p : Importance du recouvrement et de la symétrie.

Fait en CHI 131 il y a deux ans :
La théorie de orbitales moléculaires (OMs)
I. Introduction
  Buts : solution qualitative de l'équation de Schrödinger, relation aux représentations de Lewis, magnétisme
  Approximations :
    (i) Born-Oppenheimer
    (ii) approximation orbitalaire
    (iii) approximation de combinaison lineaire des orbitales atomtiques (CLOA) (+ forme matricielle de l'équation de Schrödinger)
II. Encore concernant les integrales de recouvrement
  symmétries sigma, pi_x et pi_y
  intégrales de recouvrement des orbitales avec des symmétries moléculaires différentes sont zéroes
III. Diagramme OM de l'acide hydrofluorique
  Illustration de comment construire un diagramme de corrélation des orbitales
  indice de liaison des orbitales
IV. Diagramme OM de O2
  la molécule de O2 est magnétique
  para- et diamagnétisme
  interchange des niveaux sigma_p et pi entre N2 et O2

Réellement fait :

À faire avant le CM 10
(1) Aller  sur Moodle .
(2) Rappels sur les diagrammes d'OM.  Diagrammes corrélés/non corrélés.  Exemples : O2, HF, CN, CO.

Semaine 49 : CM 10 (mardi 2 décembre 2025, 8h00-9h30, DLST-Amphi A1)
Continu anticipé :
Compléments sur les OM.  Liaison de valence/orbitales hybrides.

Fait en CHI 131 il y a deux ans :
La théorie valence-liaisons (VB pour l'anglais « Valence-Bond ») principalement (mais pas seulement) pour la chimie organique
I. Idée de base
II. 3 types d'orbitales hybrides
  A. hybridation sp3
  B. hybridation sp2
  C. hybridation sp
IIII. Applications plus compliquées (calculatrice SHMO)

Forces intermoléculaires
I. Idées de base
II. Types de forces intermoléculaires
  A. van der Waals
  B. liaisons d'hydrogène
III. Températures de fusion et d'ébullution
IV. Solubilité et extraction
Réellement fait :

Semaine 50 : pas de CM
On va essayer de terminer les CM avant les TD afin de vous laisser assez de temps pour bien étudier pour vos examens finaux.

Semaine 51 : semaine des examens finaux
Normalement le CC de cristallochimie aura lieu avant les vacances de Noël.  Puis l'examen final d'atomistique aura lieu après les vacances Noël.

Notes de Cours

Notes de Cours

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TD ATOMISTIQUE

Cette année j'enseigne deux groupes de TD d'atomistique : SV 07 (lundi 9h45-11h15 et vendredi 9h45-11h15) et PCMM 07/08 (lundi 8h00-9h30 et mardi 9h45-11h15).  Pour les salles, il faut toujours revérifier sur l'ADE au cas que la salle a été changé !

Groupe SV 07

Semaine 38
TD 1 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 15 septembre 2025

Semaine 39
TD 2 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 22 septembre 2025

Semaine 40
TD 3 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 29 septembre 2025

TD 4 DLST-TD  D104 9h45-11h15 vendredi 3 octobre 2025

Semaine 41
TD 5 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 6 octobre 2025

TD 6 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 13 octobre 2025

Semaine 42
TD 7 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 13 octobre 2025

TD 8 DLST-TD D104 9h45-11h15 vendredi 17 octobre 2025

Semaine 43
Semaine des partiels

Semaine 44
Vacances de Toussaint

Semaine 45
TD 9 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 3 novembre 2025

TD 10 DLST-TD D104 9h45-11h15 vendredi 7 novembre 2025

Semaine 46
TD 11 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 10 novembre 2025

TD 12 DLST-TD D104 9h45-11h15 vendredi 14 novembre 2025

Semaine 47
TD 13 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 17 novembre 2025

TD 14 DLST-TD D104 9h45-11h15 vendredi 21 novembre 2025

Semaine 48
TD 15 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 24 novembre 2025

TD 16 DLST-TD D104 9h45-11h15 vendredi 28 novembre 2025

Semaine 49
TD 17 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 1 décembre 2025

TD 18 DLST-TD D104 vendredi 5 décembre 2025

Semaine 50
plus de TD ?

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Groupe PCMM 07/08

Semaine 38
TD 1 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 15 septembre 2025

Semaine 39
TD 2 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 22 septembre 2025

Semaine 40
TD 3 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 29 septembre 2025

TD 4 DLST-TD  C219 9h45-11h15 mardi 30 septembre 2025

Semaine 41
TD 5 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 6 octobre 2025

TD 6 DLST-TD C219 9h45-11h15 mardi 7 octobre 2025

Semaine 42
TD 7 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 13 octobre 2025

TD 8 DLST-TD C219 9h45-11h15 mardi 14 octobre 2025

Semaine 43
Semaine des partiels

Semaine 44
Vacances de Toussaint

Semaine 45
TD 9 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 3 novembre 2025

TD 10 DLST-TD C219 9h45-11h15 mardi 4 novembre 2025

Semaine 46
TD 11 DLST-TD D103 9h45-11h15 lundi 10 novembre 2025

mardi 11 novembre 2025 --- congé (Armistice)

Semaine 47
TD 12 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 17 novembre 2025

TD 13 DLST-TD C219 9h45-11h15 mardi 18 novembre 2025

Semaine 48
TD 14 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 24 novembre 2025

TD 15 DLST-TD C219 9h45-11h15 mardi 25 novembre 2025

Semaine 49
TD 16 DLST-TD E201 8h00-9h30 lundi 1 décembre 2025

TD 17 DLST-TD C219 9h45-11h15 mardi 2 décembre 2025

Semaine 50
TD 18 DLST-TD E201 8h00-9h45 lundi 8 décembre 2025

TD & TP DE CRISTALLO

En 2025-2026, je n'enseigne que le groupe CeB 04 pour ce sujet.  Voici le planning et ce que nous avons fait :

Mardi 9 septembre 2025 TD 1
Nous avons pu compléter tous les exos, sauf Exo 3.2 et la compacité des réseaux CS et CFC dans l'Exo 4.  Je vais envoyer les réponses aux étudiants par courriel.

Mardi 16 septembre 2025 TP 1
xxx

Mardi 23 septembre 2025 TD 2
xxx

Mardi 30 septembre 2025 TP 2
xxx

Mardi 7 octobre 2025 TD 3
xxx

Mardi 18 novembre 2025 TP 3
xxx

Mardi 25 novembre 2025 TD 4
xxx

D'autres choses