BCPST 2, Lycée JB Say, Paris PHYSIQUE-CHIMIE CAHIER DE TEXTE 2012/2013

Transcription

1 PHYSIQUE-CHIMIE CAHIER DE TEXTE 2012/2013 1

2 Semaine 1 : du Mardi 4 au Vendredi 7 Septembre 2012 Jeudi 06/09 (2h de cours en classe entière) Accueil rentrée : présentation générale (0h40) Cours (1h20) : Chimie Chap O1 : Spectroscopies (support TNI) I. Présentation 1. Analyse fonctionnelle 2. Différentes spectroscopies II. Spectroscopies UV. Visible. IR. 1. Aspect théorique 2. Aspect expérimental 3. UV. Visible 4. IR Liste des fiches TP à préparer en cours d année Fiche TP 1 Alphabet grec Documents de cours chap O1 Ramassage : Devoir maison de mécanique donné à chercher pendant les congés d été A faire : Préparer les deux premières fiches TP Vendredi 07/09 (1h de Cours + 2h30 de cours) Cours (1h) : Chimie Chap O1 : Spectroscopies (suite) III. Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du proton 1. Principe Rapidement présenté sans détail 2. Déplacement chimique a. Définition b. Table c. Courbe d intégration Cours (1h30) : Chimie Chap O1 : Spectroscopies (fin) 3. Structure fine a. Le couplage spin-spin b. Généralisation (Systèmes AX n : règle des n + 1, Systèmes AM m X p ) Correction orale fiches TP 1 et 2 de chimie (0h15) Cours (0h45) : Physique Chap Th0 : Révision de thermodynamique de première année I. Définitions 1. Système : 2. Equation d état 3. Transformation II. Premier principe de la thermodynamique 1. Définitions 2. Le premier principe 3. Travail des forces de pression 4. Fonction enthalpie 5. Conséquences 6. Détentes Restitution : DM de mécanique Ramassage : 10 fiches TP Correction du DM de mécanique Plan du cours chimie O1 TD O1 DM1 : Thermodynamique de sup A faire Fiche TP 3 à préparer 2

3 TDO1 à chercher pour jeudi DM1 à rendre le 14/09 Semaine 2 : du Lundi 10 au Samedi 15 Septembre 2012 Lundi 10/09 (2h de cours) Cours (0h15) : Physique Chap Th0 : Révision de thermodynamique de première année (fin) III. Deuxième principe de la thermodynamique 1. Réversibilité et irréversibilité 2. Deuxième principe de la thermodynamique 3. Calculs de variation d entropie 4. Les identités thermodynamiques Cours (1h25) : Physique Chap Th1 : Potentiels thermodynamiques (début) I. Introduction 1. Rappel 2. Analogie mécanique 3. Evolution d un système thermodynamique isolé II. Energie libre F 1. Définition 2. Calcul du travail 3. Evolution III. Enthalpie libre G 1. Définition 2. Calcul du travail 3. Evolution IV. Différentielles des fonctions U, H, F, G. 1. Rappels mathématiques 2. Différentielles 3. Relations de Maxwell 4. Grandeurs molaires ou massiques Distribution : TD Th1 Première version du colloscope (à vérifier) 3

4 Mercredi 12/09 (TIPE 3h30) Discussions autour des premières idées de sujets Jeudi 13/09 (2h de TD) Cours (0h25) : Physique Chap Th1 : Potentiels thermodynamiques (fin) 5. Relations de Gibbs-Helmholtz V. Expressions de F et G. 1. F 2. G TD (1h30) : Chimie TDO1 : Correction des exercices n 1, 2, 3 et 4. Restitution des fiches TP1 et 2 Vendredi 14/09 (1h de TD + 2h30 de cours) TD (1h) : Physique TD Th1 : Correction des exercices n 1, 2 et 3 Cours (1h45) : Chimie Chap O2 : Les Alcènes (deuxième partie) I. Généralités 1. Structure 2. Conséquences a. Stabilité b. Stéréochimie c. Propriétés spectroscopiques d. Réactivité II. Oxydation des alcènes 1. Epoxydation des alcènes 2. Dihydroxylation des alcènes a. Syndihydroxylation b. Antidihydroxylation : hydrolyse des époxydes c. Applications 3. Coupures oxydantes a. Cas des diols vicinaux b. Ozonolyse c. Action du permanganate concentré en milieu acide 4. Dégradation complète par oxydation Correction orale fiches TP 3 : Chromatographie sur couche mince (10 ) TD (0h20) : Chimie TD O1 : Correction de l exercice 5. Ramassage : fiches TP3 DM1 Distribution : Correction de l exercice 6 du TD O1. Plan du chap O2 TD O2 Plan du chap Th1 A faire Chercher les exercices du TDO2 Préparer la fiche de TP n 3 pour la semaine prochaine 4

5 Semaine 3 : du Lundi 17au Samedi 22 Septembre 2012 Lundi 17/09 (2h de cours) Retour sur DM1 Physique (25 min) Retour sur les notions de définitions des grandeurs algébriquement reçues par un système en thermo, sens réel des échanges, et application des principes de la thermo selon les définitions des grandeurs manipulées. Cours (1h25) : Physique Chap Th2 : Potentiels chimiques, Application aux changements d état du corps pur (début) I. Grandeurs molaires partielles 1. Systèmes physico-chimiques 2. Grandeurs molaires 3. Grandeurs molaires partielles II. Le potentiel chimique 1. Définition a. Cas d un système homogène ouvert à un seul constituant b. Cas d un système homogène fermé de composition variable 2. Variation du potentiel chimique avec la pression, la température et la composition a. Influence de la pression b. Influence de la température c. Influence de la composition du système Document de cours Th2 TD Th2 (exercices à chercher) Correction du DM1 de physique Version 2 du colloscope (suite au départ d une élève) Restitution des DM1 Jeudi 20/09 (2h de TD) TD (2h00) : Chimie TD O2 : Correction des exercices 1, 2, 3, 4, 5 (sauf dans le groupe B) et 6 Vendredi 21/09 (1h de TD + 2h30 de cours) TD (1h) : Physique TD Th2 : Correction des exercices n 1, 2, 3 Cours (2h30) : Physique Chap Th2 : Potentiels chimiques, Application aux changements d état du corps pur (fin) 3. Evolution spontanée d un système. Equilibre. a. Exemple d un système diphasé b. Généralisation à un système polyphasé quelconque c. Variance III. Application à l étude des changements d état du corps pur 1. Définitions (rappel) 2. Diagramme P,T ( on trace P = f(t) ) a. Application de la règle des phases b. Diagramme c. Lecture du diagramme : ex : Transformation isobare réversible 3. Enthalpie de changement d état ( = chaleur latente de changement d état) a. Définition b. Autres grandeurs énergétiques c. Conséquences d. Formule de Clapeyron Distribution Correction de l exercice n 4 du TD Th1 Plan du chap Th2 Conseils de rédaction d un devoir surveillé (avec extraits de rapports de jury) Protocole de TP de Chimie Organique : Oxydation du benzaldéhyde en milieu basique Restitution : fiches TP3 relevées A faire Préparer la fiche TP n 5 pour lundi 5

6 Préparer les exercices du TD Th2 pour vendredi Préparer le TP de Chimie pour jeudi Samedi 22/09 (4h de DS) DS de PHYSIQUE (2h00) : Programme de révision : Thermodynamique de Sup, Chap Th1 et Th2 (sauf III.) DS de CHIMIE (2h00) : Programme de révision : Chimie organique de Sup, O1 : Spectroscopie, O2 : Alcènes Correction du DS1 de Physique Correction du DS1 de Chimie Semaine 4 : du Lundi 24 au Samedi 29 Septembre 2012 Lundi 22/09 (2h de cours) Cours : Chimie (1h50) Chap O3 : Les Amines (début) I. Présentation 1. Définition 2. Nomenclature 3. Structure 4. Propriétés spectroscopiques 5. Réactivité II. Propriétés acido-basiques 1. Rappel : Acide/Base de Brönsted 2. Propriétés acides 3. Propriétés basiques a. Base de Bronsted b. Base de Lewis III. Propriétés nucléophiles 1. Alkylation a. Bilan b. Mécanisme c. Discussion 2. Acylation a. Bilan b. Mécanisme c. Discussion Distribution : TD O3 : Les Amines Jeudi 27/09 (2h de TP) TP (2h00) : Chimie Oxydation du benzaldéhyde en milieu basique Mise en œuvre des techniques : Chauffage à reflux, avec ampoule de coulée isobare Filtration, Essorage Mesure de point de fusion CCM Ramassage : compte rendu de TP 6

7 Vendredi 28/09 (1h de TD + 2h30 de TD) TD : Physique (55 ) TD Th2 : Correction des exercices n 4, et 6 Cours : Chimie (0h15) Chap O3 : Les Amines (fin) d. Applications Cours (1h45) : Physique Chap Th 3 : Bilan sur les systèmes ouverts (début) I. Présentation 1. Système ouvert 2. Bilan de masse a. Flux de volume. Débit volumique b. Flux de masse. Débit massique c. Bilan de masse du système ouvert II. Premier principe pour un système ouvert 1. Rappel : Premier principe de la thermo en système fermé 2. Expression du premier principe pour un système ouvert 3. Différentes formulations a. Ecritures du premier principe b. En régime permanent c. Bilan enthalpique III. Applications aux détentes 1. Rappel : détente de joule Gay Lussac Restitution et éléments de correction (0h30) DS1 de chimie Plan du chap O3 Document de cours Chap Th3 A faire Préparer la fiche TP n 6 7

8 Semaine 5 : du Lundi 1 Octobre au Vendredi 5 Octobre 2012 Lundi 01/10 (2h de cours annulées reportées au 19/10) Jeudi 04/10 (2h de TD) TD (2h) : Chimie Correction des exercices 1, 2, 3, 4 et 5 (a) du TD O3 Amines Vendredi 07/10 (1h de TD + 2h30 de cours) TD (1h) : Chimie Correction des fiches TP n 4, 5 et 6 (30 ) Correction du TP de chimie (30 ) Restitution Compte-rendu de TP de chimie Cours (2h15) : Physique Chap Th3 : Bilan sur les systèmes ouverts (suite) 2. Détente de Joule-Thomson (ou Joule-Kelvin) IV. Application à l étude des machines thermiques 1. Rappel des principaux résultats établis en première année 2. Etude d une machine thermique sans changement d état a. Présentation de la machine b. Modélisation c. Bilans en système ouvert en régime stationnaire (inachevé) c. Bilans en système ouvert en régime stationnaire (fin) d. Méthode de première année : bilan sur un cycle de l air (système fermé) 3. Etude d une machine thermique avec changement d état a. Présentation de la machine b. Diagramme de Clapeyron Distribution Diagrammes entropiques et de Mollier TD Th3 : Bilan sur les systèmes ouverts Correction de la fin de l exercice 5 du TDO3 Correction de l exercice 5 du TD Th2 Restitution et éléments de correction (0h15) DS1 de physique A faire Préparer la fiche TP n 7 8

9 Semaine 6 : du Lundi 10 au Samedi 15 Octobre 2011 Lundi 08/10 (2h de cours) Cours (1h10) : Physique Chap Th 3 : Bilan sur les systèmes ouverts (fin) c. Diagramme entropique d. Calcul d enthalpies massiques e. Diagramme de Mollier f. Rendement Cours (0h45) : Chimie Chap O4 : Benzène et dérivés monosubstitués I. Généralités 1. Nomenclature 2. Structure électronique 3. Conséquences a. Stabilité b. Propriétés physiques c. Propriétés spectroscopiques d. Réactivité II. Substitution Electrophile Aromatique (S E Ar) 1. Bilan 2. Mécanisme 3. Remarque Distribution Plan du chap Th3 Mercredi 10/10 (TIPE) Discussions autour des sujets/mise en œuvre expérimentales Jeudi 11/10 (2h de TD) TD (2h) : Physique Correction des exercices 1, 2, 3a, b, c du TD Th3 Vendredi 12/10 (1h de TD + 2h30 de cours) TD (0h55) : Physique Correction de la fin de l exercice 3 du TD Th3 TD (2h15) : Chimie Chap O4 : Benzène et dérivés monosubstitués (fin) 4. Exemple a. Halogénation b. Nitration c. Alkylation de Friedel et Crafts d. Acylation de Friedel et Crafts III. Influence d un premier substituant sur une S E Ar ultérieure : règles de Hollemann 1. Position du problème 2. Deux exemples a. Toluène b. Nitrobenzène c. Récapitulation 3. Tableau des règles de Hollemann 4. Substitutions ultérieures IV. Influence du noyau sur les propriétés acido/basiques des groupes hydroxy (OH) et amino (NH 2 ) 1. Acidité du phénol 2. Basicité de l aniline 9

10 V. Autres réactions 1. Additions a. Hydrogénation catalytique b. Chloration 2. Oxydations TD (0h10): Chimie Correction orale de la fiche TP n 7 : Polarimétrie Distribution Plan du chap O4 TD O4 Samedi 15/10 (4h de DS) DS 2 de PHYSIQUE (2h00) : Programme de révision : Thermodynamique de spé (notamment Potentiel chimique et applications aux changements d état. Bilan sur les systèmes ouverts) DS 2 de CHIMIE (2h00) : Programme de révision : Toute la chimie Organique de Sup, Spectroscopie, Alcènes, Amines Correction du DS2 de Physique Correction du DS2 de Chimie Semaine 7 : du Lundi 15 au Vendredi 19 Octobre 2012 Lundi 15/10 (2h de cours) Cours (1h50) : Physique Chap Th 4 : Etude de phénomènes de transport : Conduction électrique (début) I. Phénomène de transport de charges II. Outils : Gradient. Flux. Champ et potentiel électrique 1. Opérateur gradient a. Définition et expressions b. Propriétés géométriques du gradient c. Circulation 2. Notion de flux 3. Champ et potentiel électrique III. Définitions. Grandeurs caractéristiques 1. Vecteur densité de courant ȷ 2. Intensité du courant 3. Expression de ȷ IV. La loi d Ohm locale 1. Expression 2. Application : expression de la conductivité à l aide du modèle de la force de frottement fluide V. Bilan de charges électriques 1. Equation locale de conservation de la charge en régime quelconque (inachevé) Distribution : Document de cours du chap Th4 TD Th4 10

11 Jeudi 18/10 (2h de TD) Cours (1h15) : Physique Chap Th 4 : Etude de phénomènes de transport : Conduction électrique (fin) 1. Equation locale de conservation de la charge en régime quelconque (fin) 2. Cas du régime stationnaire VI. Loi d Ohm. Calculs de résistances 1. Cas d un conducteur à symétrie axiale 2. Cas d un conducteur à symétrie radiale 3. Utilisation des lois d association de résistances TD (0h45) : Chimie Correction des exercice 1, 2, 3 du TD O4 Vendredi 19/10 (1h de TD + 2h de cours (rattrapage) +2h30 de cours) TD (1h) : Chimie Correction des exercices 4, 5 et 6 du TD O4 Cours (1h35) : Chimie Chap ThC 1 : Potentiel chimique I. Potentiel chimique : définitions. propriétés. (Rappel rapide du cours de physique) 1. Définition 2. Influence de la température 3. Influence de la pression 4. Influence de la composition dans un mélange 5. Evolution spontanée d un système. Equilibre. II. Expressions du potentiel chimique 1. Etat standard 2. Forme générale 3. Gaz a. Gaz parfait pur b. Gaz parfait en mélange idéal c. Gaz réel pur ou en mélange 4. Phase condensée a. Constituant condensé pur b. Mélange liquide ou solide idéal c. Mélange liquide ou solide non idéal 5. Cas des solutions aqueuses diluées a. Le solvant b. Les solutés TD (1h30) : Physique Correction des exercices 1, 2, 3 et 4 du TD Th4 Cours (0h30) : Chimie (poly + TNI) Chap ThC 2 : Grandeurs de réaction I. Grandeur de réaction 1. Cadre de l étude 2. Définition 3. Propriétés a. Relation avec les grandeurs molaires partielles b. Linéarité c. Remarque Restitution et éléments de correction (0h30) DS2 de chimie Distribution Plan du chap Th 4 Plan du chap ThC1 TD ThC1 Document de cours ThC 2 11