Offre de formation de la faculté des sciences et technologie de l'UPEC

Détails de l'UE "Thermodynamique des transformations chimiques - S4" (6 ECTS)

Publics concernés

• Mention "Chimie", parcours "Chimie", semestre L2-S4

Responsable(s) pédagogique(s)

• Isabelle COLL

Objectifs

Comprendre les échanges d’énergie associés aux transformations chimiques et pouvoir analyser / prédire l’état d’équilibre ainsi que le sens d’évolution spontané d’une transformation chimique. Savoir forcer l’évolution d’un équilibre chimique. Comprendre le rôle de la grandeur G et du potentiel chimique dans l’évolution des systèmes physico-chimiques. 
Pouvoir appliquer ces concepts aux principaux types de réactions (oxydo-réduction, acido-basique, diagrammes d’Elligham et de Pourbaix) des systèmes homogènes et hétérogènes.

Connaissances / compétences acquises

Explicitation du premier principe (états standard et de référence, variation d’enthalpie, loi de Hess, Kirchhoff) et du second principe (Entropie, énergie de Gibbs) en lien avec les transformations chimiques. Réversibilité et irréversibilité, sens spontané d’évolution. 
Grandeur molaire partielle. Définition, calcul et interprétation du potentiel chimique d’un système. Activités des composés et des ions en mélange ou en solution 
Caractérisation d’un état d’équilibre chimique, constante d’équilibre et loi d’action de masse. Influence des paramètres physiques et chimiques sur l’évolution d’un système 
Variance. Applications à des systèmes homogènes et hétérogènes. 

Contenu détaillé de l'enseignement

Rappel des pré-requis
Premier principe : concept et grandeurs associés / application à un système chimique / concept d’enthalpie / grandeur de réaction / Loi de Hess / chaleur de transformation et loi de Kirchhoff
Second principe : énoncé et signification / entropie / enthalpie libre et conditions d’évolution d’un système / grandeurs molaires partielles associées / variation des grandeurs avec la température
Potentiel chimique : loi de Gibbs-Duheim / dépendance en pression et en température / expression mathématique de µ dans un système  
Affinité chimique : définition / relation avec le sens d’évolution d’un équilibre / mise en équation et mise en forme graphique / application au sens d’évolution d’un équilibre
Loi d’action de masse : formulation / signification / implications / visualisation graphique / expressions simplifiées 
Déplacement d’un équilibre : concept / modification de l’affinité et prévision du sens d’évolution spontané / influence de T, P, ajout d’un constituant, dilution / loi générale de modération de Le Châtelier
Variance
Approximation d’Ellingham : concept et formulation / validité / diagrammes d’Ellingham / stabilité des oxydes / corrosion / Température et pression de corrosion / couples d’oxydes
Oxydo-réduction en solution : rappels (réaction d’oxydation, couple rédox, équilibre d’oxydo-réduction) / dismutation et commutation / concept de pile électrochimique / Sens d’évolution spontané des réactions – lien entre G, la loi d’action de masse et la loi de Nernst / force des couples / diagrammes de Pourbaix

Méthode d'enseignement

Cours en présentiel + documents de synthèse / exercices d’entraînement et QCM mis en ligne sur la plateforme UPEC dédiée. 
Séances de TD en présentiel pour la manipulation des notions acquises en cours. 
Travaux pratiques pour l’application des notions de cours à des systèmes réels. 

Evaluation par les étudiants

Par questionnaire. 

Indications bibliographiques

Thermodynamique: Applications aux systèmes physicochimiques. Par Jean-Noël Foussard, Edmond Julien, Stéphane Mathé, Hubert Debellefontaine, Ed. Dunod (2009)
Thermodynamique & équilibres chimiques: cours et exercices résolus. Sciences sup, ISSN 1636-2217 par Alain Gruger, Ed. Dunod (2004)

Liste des UEs

Liste des parcours

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