PLAN DE COURS Automne 2013

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1 PLAN DE COURS Automne 2013 GCH Cinétique et catalyse Informations générales Crédits : 2 Temps consacré : Mode d'enseignement : Présentiel Site Web : aucun Intranet Pixel : Enseignant(s) : Kaliaguine, Serge serge.kaliaguine@gch.ulaval.ca Responsable : Kaliaguine, Serge serge.kaliaguine@gch.ulaval.ca Date d'abandon sans échec avec 17 Septembre 2013 à 23h59 remboursement : Date d'abandon sans échec sans 12 Novembre 2013 à 23h59 remboursement : Description sommaire Cinétique homogène. Caractères généraux: équations de Van't Hoff et d'arrhénius. Mécanismes: théorie des collisions, théorie du complexe activé, théorie de Lindemann. Réactions simples: déterminations des constantes de vitesse et de l'ordre. Réactions composées. Aperçu sur les réactions complexes et sur la catalyse homogène. Introduction à l'étude des réacteurs: réacteur discontinu en régime non isotherme. Catalyse hétérogène; rôle du catalyseur, adsorption physique et chimisorption. Diffusion interne et facteur d'efficacité. Horaire et disponibilités Cours en classe : Jeudi 13h30 à 16h20 PLT-2510 Objectifs Voir description sommaire plus haut. 1/6

2 Contenu Chapitre I - INTRODUCTION (1 heure) L'étude physico-chimique de la réaction chimique Cinétique homogène et cinétique hétérogène Intérêts scientifique et technique de la cinétique chimique Chapitre II - CARACTÈRES GÉNÉRAUX DE LA CINÉTIQUE HOMOGÈNE (2 heures) Définitions de la vitesse de réaction Vitesse totale - vitesse spécifique Degré d'avancement - degré d'avancement spécifique Lois d'ordre simple - ordres de réaction Équation de Van't Hoff - Constante de vitesse - Équation d'arrhenius Chapitre III - MÉCANISMES ÉLÉMENTAIRES EN CINÉTIQUE HOMOGÈNE (2 heures) Processus bimoléculaire. Théorie des collisions Théorie de l'état de transition. Complexe activé Processus monomoléculaire. Théorie de Lindemann Chapitre IV - RÉACTIONS D'ORDRE SIMPLE (6 heures) Classification des réactions selon l'ordre Détermination des constantes de vitesse Temps de demi-réaction. Lois d'ordre un, deux et trois: exemples d'intégration des lois de vitesse Détermination des ordres de réaction Méthodes d'intégration Comparaison graphique et comparaison analytique Méthodes des temps de demi-réaction. Méthode différentielle Méthodes basées sur la dégénérescence de l'ordre Chapitre V - RÉACTIONS COMPOSÉES (4 heures) Réactions opposées Équilibre chimique et vitesses de réaction Exemples d'intégrations Réactions parallèles, jumelles et concurrentes Exemples d'intégrations de courbes x(t) et y(x) Chapitre VI - RÉACTIONS COMPLEXES ET CATALYSE HOMOGÈNE (4 heures) Réactions radicalaires en chaînes: exemples de la synthèse de l'acide bromhydrique et de la polymérisation du styrène Réactions de transfert de chaîne. Catalyse homogène Complexe catalytique et hypothèse du régime quasi stationnaire Catalyse et équilibre chimique. Réactions autocatalytiques 2/6

3 Chapitre VII - INTRODUCTION À L'ÉTUDE DES RÉACTEURS (2 heures) Progression d'une réaction en régime non isotherme dans un réacteur discontinu Régime isotherme. Régime adiabatique. Régime quelconque Chapitre VIII - CATALYSE HÉTÉROGÈNE ( 7 heures) Introduction: adsorption et complexe de surface Activité et sélectivité. Différents types de complexes superficiels: nature des sites actifs Couplage avec les phénomènes de transfert Adsorption physique et adsorption chimique Isothermes de Freundlich, de Langmuir et de BET Mesure des surfaces spécifiques Modèles de Langmuir-Hinshelwood et Langmuir-Rideal Exemples de développement d'équations de vitesses Problème de la diffusion interne Module de Thiele. Facteur d'efficacité Problème non isotherme. Problèmes de désactivation Modalités d'évaluation Examen Date Heure Pondération de la note finale Document(s) autorisé(s) Examen partiel Jeudi 17 octobre h30 à 15h % Notes de cours + matériel de calcul Examen final Jeudi 12 décembre h30 à 15h % Notes de cours + matériel de calcul Travail Équipes Date d'échéance Heure Devoirs hebdomadaire Individuel Jeudi 5 décembre 2013 Date d'activité Heure Pondération de la note finale 00h00 n/a n/a 33.34% Détails sur les modalités d'évaluation Chaque examen compte pour un tiers de la note finale, donc 33,33% x 2 = 66,66%. Il y a un devoir par semaine. L'ensemble des devoirs compte pour un tiers de la note finale, soit 33,34%. La note de passage est de 50%. 3/6

4 Échelle des cotes (cycle 1) Échelle des cotes A+ [ ] A [ ] A- [ ] Réussite B+ [ ] B [ ] B- [ ] Réussite C+ [ ] C [ ] C- [ ] Réussite D+ [ ] D [ ] Réussite E [ ] X Échec Abandon sans échec (dans les délais prévus) Politiques sur les examens Les étudiants qui ont une lettre d'attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent rencontrer leur professeur au début de la session afin que des mesures d'accommodation en classe ou lors des évaluations puissent être prévues et planifiés suffisamment à l'avance puis mises en place. Bibliographie Les notes polycopiées du cours, en vente à la coopérative Zone du pavillon Pouliot, sont obligatoires pour ce cours. Autres références utiles: Fogler, H. Scott, Elements of chemical reaction engineering, Fourth edition, Prentice-Hall, Capellos, C., Kinetic Systems, Wiley-Interscience, Heaton, A., editeur, An Introduction to Industrial Chemistry, Third edition, Blackie Academic & Professional, Missen, R.W., Mims, C.A., Saville, B.A., Introduction to Chemical Reaction Engineering and Kinetics, John Wiley & Sons, Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation L'utilisation d'appareils électroniques (cellulaire ou autre appareil téléphonique sans fil, pagette, baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d'une séance d'évaluation et de toute autre activité durant laquelle l'enseignant l'interdit. 4/6

5 De plus, seuls certains modèles de calculatrices sont autorisés durant les séances d'évaluation. Les modèles suivants sont autorisés : Hewlett Packard HP 20S, HP 30S, HP 32S2, HP 33S, HP 35S Texas Instrument TI-30Xa, TI-30XIIB, TI-30XIIS, TI-36X, BA35 Sharp EL-531*, EL-535-W535, EL-546*, EL-510 R, EL-520* Casio FX-260, FX-300 MS, FX-350 MS, FX-300W Plus, FX-991MS, FX-991ES, FX-991W, FX-991ES Plus C * Calculatrices Sharp: sans considération pour les lettres qui suivent le numéro Dans tous ces cas, la calculatrice doit être validée par une vignette autocollante émise par la COOP étudiante ZONE. Information spécifique aux étudiants de l'école d'actuariat Les calculatrices autorisées lors des examens sont uniquement les modèles répondant aux normes de la Society of Actuaries et de la Casualty Actuarial Society pour leurs examens, soit les modèles Texas Instruments suivants : BA-35 (solaire ou à pile) BA II Plus BA II Plus Professional TI-30Xa TI-30X II (IIS ou IIB) TI-30X MultiView (XS ou XB) Politique sur le plagiat et la fraude académique Règles disciplinaires Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse suivante: Plagiat Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de: i. copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source; ii. résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source; iii. traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance; iv. remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant); v. remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires. 5/6

6 L'Université Laval étant abonnée à un service de détection de plagiat, il est possible que l'enseignant soumette vos travaux pour analyse. Étudiants ayant un handicap, un trouble dapprentissage ou un trouble mental Les étudiants qui ont une lettre d'attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent rencontrer leur professeur au début de la session afin que des mesures d'accommodation en classe ou lors des évaluations puissent être mises en place. Ceux qui ont une déficience fonctionnelle ou un handicap, mais qui n'ont pas cette lettre doivent contacter le secteur ACSESH au , le plus tôt possible. Le secteur ACSESH vous recommande fortement de vous prévaloir des services auxquels vous avez droit afin de pouvoir réussir vos études, sans discrimination ni privilège. Pour plus d'information, voir la Procédure de mise en application des mesures d'accommodations scolaires à l'adresse suivante : 6/6