Licence Chimie

Les différents thèmes abordés en cours magistral concernent les acides nucléiques (ADN, ARN), les protéines, les glucides et les lipides. Dans chaque cas leurs structures, leurs propriétés et leurs assemblages in vivo, seront présentés aux étudiants, le tout en relation avec leurs différents rôles biologiques.

Au cours des séances de travaux dirigés, les étudiant travailleront sur différents exercices leur permettant de détailler et d’approfondir les notions abordées en cours. De plus, une part conséquente des travaux dirigés sera consacrée à des rappels importants sur les calculs de concentration ainsi que sur la spectrométrie.

Au cours des séances de travaux pratiques, les étudiants s’initient aux matériels et aux techniques de laboratoire en réalisant deux électrophorèses d’une part d’acides nucléiques, et d’autre part de protéines.

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L’enseignement porte sur l’atomistique, la liaison chimique et la cristallochimie. La première partie concerne la constitution et la représentation de l'atome. Le modèle quantique est introduit avec les notions d'orbitales atomiques associées. Les propriétés de l'atome sont mises en relation avec la configuration électronique et la place de l'élément dans la classification périodique.

La seconde partie concerne la représentation de la molécule avec le modèle de Lewis et la méthode VSEPR. Pour les édifices diatomiques covalents, on introduit le modèle des orbitales moléculaires issu de combinaisons linéaires d'orbitales atomiques. La dernière partie est une introduction à la périodicité des réseaux cristallins et description des structures métalliques compacts et ioniques simples du système cubique.

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Présentation de l’UE :

Nombres complexes

• Nombres complexes sous forme algébrique
• Nombres complexes sous forme exponentielle
• Forme algébrique et forme exponentielle
• Équations du second degré à coefficients complexes

Sommes et produits

• Sommes et produits à termes constants
• Factorielle et changement de variable
• Progressions géométriques et arithmétiques
• Binôme de Newton
• Somme et produits de nombres complexes
• Sommes télescopiques

Géométrie et algèbre linéaire

• Déterminants d’ordre deux et trois
• Droites dans le plan
• Produit scalaire, distance et orthogonalité
• Aires et volumes
• Produit vectoriel
• Droites et plan de l’espace

Fonction d’une variable réelle

• Notion de continuité
• Comportement à l’infini
• Notion de dérivée
• Dérivées des fonctions usuelles
• Quelques fonctions réciproques

Primitives et intégrales indéfinies

• Intégration par identification de primitive
• Intégration par parties

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Il s'agit d'une UE d'initiation à la démarche expérimentale dans le domaine de la chimie et de la biochimie. Elle est centrée sur des séances de travaux pratiques durant lesquelles les étudiants seront amenés à réaliser des expériences suite à un travail de préparation en séances de TD. Il s'agira en particulier de préparer des solutions chimiques, de réaliser des dosages par spectrophotométrie et des titrages acido-basiques. Tout au long du semestre, les étudiants seront sensibilisés à la bonne tenue d'un cahier de laboratoire.

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L'objectif de ce cours est d'acquérir les notions permettant de comprendre de manière simplifiée les phénomènes électriques et de transport importants pour les sciences du vivant. Il est divisé en deux parties.
 
 1. Concepts de base de l'électrostatique (force électrique, champ électrique, énergie potentielle électrique entre deux systèmes, potentiel électrique) et leurs applications en TD à des systèmes biologiques ou chimiques (influence sur la conformation d'une molécule,  dipôles, étude des forces intermoléculaires,)

    2. concepts de base du transport de charge dans un champ électrique homogène (Notion de vitesse limite) et diffusion pas de formule de Drude. Le but ici est de comprendre une expérience d'électrophorèse (déplacement des protéines + étalement du paquet)

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  Enseignement Transversal au Choix (ETC)

  Formation Bureautique et Internet (FBI)

1. Enseignement Transversal au Choix (ETC)

Diffusion des savoirs

Réflexion à propos des sciences et histoire des sciences

Développement et engagement personnel

Connaissance du monde professionnel, entrepreneuriat, orientation et insertion professionnelle

Langues (dont Français Langue Étrangère non Erasmus)

Sport

2. Formation Bureautique et Internet (FBI)

Développer et perfectionner vos compétences numériques

Vous préparer à affronter les défis élémentaires d'un monde de plus en plus digital

Travailler les cinq domaines de compétences numériques (selon le référentiel européen DIGCOMP) en s'appuyant sur la plate-forme française Pix (https://pix.fr/) :

- Informations et données

- Communication et collaboration

- Création de contenu

- Protection et sécurité

- Environnement numérique

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Les différents thèmes abordés concernent l’eau et l’environnement, que ce soit sous une approche chimique, écotoxicologique ou bactériologique. Les propriétés physico-chimiques d’une eau, sa qualité, ses contrôles qualités (mesures effectuées), ses pollutions chimiques et bactériologiques et ses traitements permettent d’approfondir les connaissances en structure de la matière, cristallochimie, acido-basicité, oxydo-réduction, et sciences de la vie abordées dans d’autres UE du semestre 1 ou 2.

Les nouvelles notions de cours (diagramme d’état, solubilité des solides et des gaz dans l’eau, diagrammes potentiel-pH, traitement et adoucissement d’une eau) sont abordées par des vidéos et des quiz associés, puis sont appliquées en présentiel. Les étudiants travaillent en îlots et s’efforcent de résoudre des exercices parfois associés à des problématiques d’analyses de laboratoire ou de milieu industriel.

Au cours des séances de travaux pratiques, les étudiants approfondissent des gestes pratiques et s’initient aux matériels et techniques de laboratoire en réalisant des dosages colorimétriques, conductimétriques et pHmétriques. Ces TP porteront sur la détermination de la dureté magnésique et calcique d’une eau par dosage colorimétrique, sur la détermination de la teneur en O₂ dissous dans une eau par la méthode de Winckler et sur la détermination du titre alcalimétrique et du titre alcalimétrique complet d’une eau minérale et d’un effluent industriel.

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Cette UE vise à introduire l'utilisation de la lumière comme moyen d'investigation de la matière, en se basant sur des applications utiles pour la biologie, la chimie ou les sciences de la terre. Il s'agira d'appliquer des principes fondamentaux pour prédire le comportement d'un système et d'acquérir des notions de base nécessaires à la compréhension de phénomènes essentiels dans de nombreux domaines scientifiques. Les thèmes aborder concernent l'optique géométrique et les phénomènes optiques, les instruments d’optiques et d'acquisition d’image et leurs limites ainsi que la polarisation.

Les notions théoriques dispensées sous forme de Cours/TD seront approfondies lors de séances de travaux pratiques réalisés en binôme.

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Cette UE de chimie générale est centrée sur la molécule et les premières notions de réactivité. Elle aborde l'hybridation et les représentations des molécules en détaillant les différentes classes d'isomères, mais aussi la mésomérie et les effets électroniques des groupements. Une partie de ces cours sera également consacrée aux complexes de coordination, comprenant leur stéréochimie, la théorie du champ cristallin et les échanges de ligands. Enfin, après une rapide présentation des principales fonctions chimiques et des règles de nomenclatures, un dernier chapitre sera dédié aux interactions intermoléculaires et à la réactivité en chimie avec plus précisément l'étude des réactions de substitution et d'élimination.

Les séances de TD seront consacrées essentiellement à des exercices d’application afin d’utiliser et appliquer les notions vues en cours magistraux.

Une séance de travaux pratiques sera consacrée à la manipulation de modèles moléculaires afin d’assimiler les notions de chiralité et d’isomérie. Deux autres séances se dérouleront en laboratoire où les techniques de dosages, de filtration, de préparation de solutions, extraction… seront utilisées sur la partie complexe de coordination et chiralité des molécules (dédoublement d’un racémique).

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- Algorithmique et programmation pour le traitement et l'analyse de données (dans un environnement bureautique comprenant un tableur, un éditeur de texte et un éditeur de diapositives) .

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Cette UE fait suite à MAT102 au 1^er semestre. Elle fonctionne en Apprentissage par Problèmes (APP) ; dans l’APP, l’apprentissage est basé sur la résolution collective d’un problème concret. Il s’agit de confronter un groupe d’étudiant.e.s à une situation-problème dans le but d’acquérir solidement les connaissances, les savoir-faire ou les attitudes nécessaires à l’exercice de métiers scientifiques. Dans le cadre des APP, les étudiant.e.s se mettent dans la peau d’un.e ingénieur.se face à un problème réel.

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Il s'agit d'une UE dispensant les bases de la biologie cellulaire. Elles concernent en particulier la structure des cellules eucaryote (animale ou végétale) ou procaryote et les méthodes d'observation associées, le mode de division de ces cellules, les principales étapes des voies de biosynthèse des molécules organiques et leur localisation sub-cellulaire, ainsi que les principes de base du métabolisme cellulaire.

En séance de TD, les étudiants travaillent sur des exercices leur permettant de détailler et d’approfondir les notions abordées en cours notamment grâce à des exercices d’analyse de résultats expérimentaux et à la réalisation de schémas de synthèse. Tout au long du semestre, l'interaction entre étudiants est privilégiée par la réalisation de travail en îlot et/ou face à la classe.

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Il s'agit d'une UE principalement expérimentale qui permet de mobiliser et de mettre en œuvre des connaissances acquises en biochimie (BIO101) et en biologie cellulaire (BIO201). Elle est organisée sous la forme d'une alternance de six séances de TD de préparation et de six séances de travaux pratiques. Les thèmes abordés sont en lien avec la biochimie des protéines (purification, analyse de structures quaternaires, dialyse) et des acides nucléiques (mise en évidence de mutations, carte de restriction) ainsi qu'avec la biologie cellulaire (osmose, notion de cellules isolées et de tissus, division cellulaire).

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Les étudiants explorent par une approche expérimentale les détails d'une analyse : le dosage spectrophotométrique du fer dans les eaux ferrugineuses. Quatre premiers TP permettent d'appréhender et de mettre en place les outils et méthodes d'analyse (chimique, biochimique ou physique) nécessaires. Le 5ème TP est synthétique et mobilise les acquis (outils et méthodes) pour réaliser le dosage du fer. Afin d'approfondir la compréhension, l’étude de certains phénomènes fait appel à un processus de modélisation.

Des Td viennent en appui pour introduire les notions vues en TP et aider à préparer les TP et /ou après les TP pour faire le bilan des notions vues en TP, discuter les techniques et résultats expérimentaux.

Thèmes abordés : « Spectrophotométrie – Complexation – Cinétique – pH (solutions tampons) – Chromatographie »

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Cette UE a pour objectif d'approfondir les connaissances acquises au lycée et de s'approprier des savoirs et savoir-faire pour aborder l'enseignement du second semestre de L1. Le programme se compose de trois parties.

La première partie est relative à la présentation de l'atome, à l'interaction rayonnement-matière pour l'étude des spectres atomiques, à la description de la configuration électronique des atomes ainsi qu'à l'évolution dans la classification périodique des propriétés atomiques (énergie d'ionisation...).

La seconde partie du programme s'intéressera à la description des molécules chimiques d'un point de vue de leur structure, de leur géométrie, de leur diagramme d'énergie (diagramme d'orbitale moléculaire) et de leurs propriétés (moment dipolaire).

Dans la dernière partie, on s'intéressera à la description de l'état solide de la matière en particulier des structures de type cubiques des solides métalliques et ioniques.

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Cet enseignement développe tous les outils mathématiques nécessaires à la poursuite d'études supérieures en Chimie et en Biologie. 

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Il s'agit d'une UE d'initiation à la démarche expérimentale dans le domaine de la chimie et de la biochimie. Elle est centrée sur des séances de travaux pratiques durant lesquelles les étudiants seront amenés à réaliser des expériences suite à un travail de préparation en séances de TD.

Il s'agira en particulier de préparer des solutions chimiques, de réaliser des dosages par spectrophotométrie et des titrages acido-basiques. 

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1. Enseignement Transversal au Choix (ETC)

• Ouverture Astronomie
• Ouverture Robotique
• Ouverture culturelle
• Ouverture scientifique
• Ouverture sport

2. Formation Bureautique et Internet (FBI)

Objectifs :

• Développer et perfectionner vos compétences numériques
• Vous préparer à affronter les défis élémentaires d'un monde de plus en plus digital
• Travailler les cinq domaines de compétences numériques (selon le référentiel européen DIGCOMP) en s'appuyant sur la plate-forme française Pix (https://pix.fr/) : Informations et données ; Communication et collaboration ; Création de contenu ; Protection et sécurité ; Environnement numérique

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Cette UE propose une exploration de l'Univers, des objets du système solaire aux Big Bang, en passant par les étoiles, les galaxies, les trous noirs, la vie dans l'Univers...

Au-delà de la description des objets astronomiques, l'accent est mis sur les principes physiques qui explique la nature et le lien entre tous ces objets.

Différentes activités interactives sont proposées durant les cours pour inviter les étudiants à réfléchir sur les thèmes discutés.

L'évaluation se fait sur une série de projets qui amènent les étudiants à devenir des astronomes le temps d'un semestre :

• séances de TP avec un groupe d'astronomes amateurs
• observations répétées du ciel astronomique
• participation à un projet de science citoyenne
• présentations de groupe sur un sujet d'actualité astronomique.

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UE gérée par le SUAPS : http://suaps.univ-grenoble-alpes.fr/menu-principal/activites-a-valence/activites-a-valence-208408.kjsp 

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Cette Unité d'Enseignement est gérée par le Service des Langues.

Toutes les informations sur ce lien : http://sdl.univ-grenoble-alpes.fr/apprendre-une-langue/s-inscrire-a-valence/ 

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Bases de la biologie cellulaire : connaissance de la structure d'une cellule type eucaryote (animale ou végétale) ou procaryote, des bilans des principales voies du métabolisme cellulaire et de leur localisation sub-cellulaire, des principales étapes des voies de biosynthèse des molécules organiques et de leur localisation sub-cellulaire.

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• Liaison chimique : hybridation, mésomérie, stéréochimie.
• Réactivité : interactions intermoléculaires, réactivité en chimie organique : substitution nucléophilie, élimination, réactions acide-base et d’oxydo-réduction.
• Complexes des métaux de transition : structure, théorie du champ cristallin, réactivité, applications.

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L’enseignement dispensé permettra de poursuivre les acquis du lycée par un approfondissement des savoir et savoir-faire relatifs aux réactions en solution d’acide-base et d’oxydoréduction.
Cette UE s’inscrit dans une progression de l’apprentissage car les compétences développées lors de cet enseignement, seront à nouveau mobiliser dans l’UE « Equilibres chimiques en solution aqueuse II et liaison de chimique » en 2ème année de licence au semestre 3.

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Cet enseignement développe tous les outils d'algèbre linéaire nécessaire à la poursuite d'études supérieures en Chimie et en Biologie. 

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Il s'agit d'une UE principalement expérimentale qui permet de mobiliser et de mettre en œuvre des connaissances acquises en biochimie (BIO151) et en biologie cellulaire (BIO251).

Elle est organisée sous la forme d'une alternance de six séances de TD de préparation et de six séances de travaux pratiques.

Les thèmes abordés sont en lien avec la biochimie des protéines (purification, analyse de structures quaternaires, dialyse) et des acides nucléiques (mise en évidence de mutations, carte de restriction) ainsi qu'avec la biologie cellulaire (osmose, notion d'organites, division cellulaire).

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Anglais

PEP : Processus d'Exploration Professionnelle

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Thermodynamique chimique : cheminement intellectuel conduisant à la mise en place des outils permettant :
- d'évaluer les échanges d'énergie associés à une transformation (physique ou chimique)
- d'analyser une évolution / un équilibre d'un système.

Les principes de la thermodynamique, équilibres, déplacements d’équilibre, applications : diagrammes d’Ellingham, étude du corps pur (diagramme d'état) et de systèmes binaires (diagramme de phases).

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Acquérir une bonne connaissance du fonctionnement de la cellule eucaryote et procaryotes

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En cours : apprentissages des éléments de base de la génétique procaryote, transformation, recombinaison, transduction, organisation de l'information génétique le long du chromosome bactérien, l'hérédité chez les eucaryotes, les lois de Mendel, les variantes sur ces règles de bases, avec les interactions entre gènes, les épistasies et les gènes liés mais aussi des exemples tirés de la génétique humaine . 

L'UE permet aussi une première approche de la génétique des populations avec notamment les loi de Hardy Weinberg.

En TD, les étudiants pratiquent des exercices d'application des cours.

En TP, l'objectif est d'illustrer la transmission d'un génotype, par la  transformation d'une souche bactérienne avec des plasmides isolés et caractérisés en TP, et l'acquisition par les bactéries d'un phénotype nouveau : résistance à un antibiotique et production de la GFP (Green Fluorescent Protein).

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• Spectroscopies :
* infra-rouge (IR)
* RMN 1D (1H ,13C) : déplacement chimique, intégration, multiplicité
* Identification de structures

• Chimie des alcènes et alcynes :
* Propriétés, méthodes de préparation
* Réactivité :  Additions, oxydations, réductions, alkylation des alcynes terminaux

• SR, SN et E :
compléments, application à la chimie des halogénoalcanes

• Chimie des alcools/thiols, éthers/thioéthers, époxydes, amines :
* Propriétés et préparations
* Réactivité : acido-basique, électrophile/nucléophile,oxydations et réductions, éliminations, réarrangement pinacolique.

• Chimie des aromatiques :
SEAr, effets électroniques de substituants sur les polysubstitutions

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• Chimie expérimentale en chimie organique et inorganique
• Approfondissement des techniques d’analyse chimique (spectroscopie IR, polarimétrie, potentiométrie, conductimétrie, chromatographie).

En chimie inorganique, apprentissage par projet expérimental : recherche et mise au point des conditions expérimentales, démarche proche de celle du chercheur, communication de résultats scientifiques.

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• Acquérir les bases de l'enzymologie et du métabolisme.
• Apprendre la manipulation des enzymes.
• Rédiger des compte-rendus de TP.
• Développer le raisonnement par la résolution de problèmes.

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Physiologie Animale et Végétale.

Cette UE est composée pour moitié d'enseignement de physiologie animale et d'enseignement de physiologie végétale.

Elle étudie quelques fonctions physiologiques humaines et histologiques.

Les enseignements en physiologie végétale portent sur la nutrition carbonée (photosynthèse) et minérale, ainsi que sur le développement des plantes (exemple de la germination).

L'enseignement utilise toutes les approches : biophysiques, moléculaires, cellulaires et intègrent toutes les échelles, de la cellule à l'organisme.

En TD et en TP l'accent est mis sur des approches méthodologiques : description scientifique d'une figure, comparaison avec un modèle théorique.

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Modern chemistry is a physical science and, as such, is ultimately based upon basic mathematical and physical principles. This first semester concentrates on the basic physical chemistry of electrons in atoms, molecular bonding and structure, and crystal structure. First, the basic notions of quantum mechanics and structure of the atom is introduced with emphasis on the energies and shapes of the atomic orbitals. This is used to build up the periodic table and to understand trends in the physical and chemical properties of elements. Then, it concentrates on the structure and bonding of diatomic and polyatomic molecules beginning with Lewis dot structures and the valence-shell electron pair repulsion (VSEPR) model for predicting geometries. The quantum mechanical description of bonding is explored via molecular orbital theory. Then this is followed by valence-bond (i.e., hybridization theory) for describing bonding in polyatomic molecules. Finally intermolecular forces are discussed with the aim of understanding trends in boiling points, melting points, and solubilities.

In parallel, the crystal structure part of the course treats the key mathematics needed to understand metallic and ionic crystals. For reasons of simplicity, only cubic lattices and the hexagonal closest packed (HCP) lattices are considered.

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The different topics covered in the lectures concern nucleic acids (DNA, RNA), proteins, carbohydrates and lipids. In each case their structures, properties and in vivo assemblies will be presented to the students, all in relation to their different biological roles.

During the tutorial sessions, students will work on different exercises allowing them to detail and deepen the notions discussed in class. In addition, a significant part of the tutorials will be devoted to important reminders on concentration calculations and spectrophotometry.

During the practical sessions, students are introduced to laboratory materials and techniques by carrying out two electrophoresis, one of nucleic acids and the other of proteins.

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  Enseignement Transversal au Choix (ETC)

  Formation Bureautique et Internet (FBI)

1. Enseignement Transversal au Choix (ETC)

Diffusion des savoirs

Réflexion à propos des sciences et histoire des sciences

Développement et engagement personnel

Connaissance du monde professionnel, entrepreneuriat, orientation et insertion professionnelle

Langues (dont Français Langue Étrangère non Erasmus)

Sport

2. Formation Bureautique et Internet (FBI)

Développer et perfectionner vos compétences numériques

Vous préparer à affronter les défis élémentaires d'un monde de plus en plus digital

Travailler les cinq domaines de compétences numériques (selon le référentiel européen DIGCOMP) en s'appuyant sur la plate-forme française Pix (https://pix.fr/) :

- Informations et données

- Communication et collaboration

- Création de contenu

- Protection et sécurité

- Environnement numérique

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Les objectifs de cette UE sont de maîtriser les outils mathématiques de bases nécessaires à la chimie et la biologie, de savoir calculer et de connaître les différents modes de raisonnement (raisonnement direct, par récurrence, par l’absurde).

Il s'agit d'acquérir et de renforcer les notions mathématiques élémentaires que sont le calcul algébrique, les nombres complexes, la géométrie des vecteurs et droites du plan et de l’espace, les notions de fonctions limites et dérivées,ainsi que le calcul intégral.

Cette UE est enseignée sous forme de cours/TD.

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Il s'agit d'une UE d'initiation à la démarche expérimentale dans le domaine de la chimie et de la biochimie. Elle est centrée sur des séances de travaux pratiques durant lesquelles les étudiants seront amenés à réaliser des expériences suite à un travail de préparation en séances de TD. Il s'agira en particulier de préparer des solutions chimiques, de réaliser des dosages par spectrophotométrie et des titrages acido-basiques. Tout au long du semestre, les étudiants seront sensibilisés à la bonne tenue d'un cahier de laboratoire.

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In the first part of the semester, the concepts of electricity (electric force, electric field, electric energy and electric potential) are introduced with emphasis on the historical and practical reasons for these concepts. They are applied to problems related to chemistry and biology in order to illustrate how and when to use these concepts. For example, electrical energy will be used to determine the conformations of molecules, whereas forces will be more appropriate for the study of motion.

The second part of the semester is dedicated to the study of the movements of charges under the effect of an electric field. The objective here is to understand electrophoresis in detail. The diffusion phenomena at work in this experiment are also described.

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This is a course that provides the basics of cell biology. They concern in particular the structure of eukaryotic cells (animal or vegetable) or prokaryotic cells and the associated methods of observation, the mode of division of these cells, the principal stages of the biosynthetic pathways of the organic molecules and their sub-cellular localization, as well as the basic principles of cellular metabolism.

The students work on exercises that allow them to detail and deepen the notions covered in class, in particular through the analysis of experimental results and the creation of synthesis diagrams. Throughout the semester, interaction between students is favoured by working in groups and/or in front of the class.

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This general chemistry teaching unit is centered on the molecule and early concepts of reactivity.  
After the study of the structure of the atom during the first semester, the CHI231 course is dedicated to hybridization, representation of molecules with details on the different classes of isomers, different mesomeric forms, and understanding of the electronic effects of different groups.
A portion of this class will also be dedicated to coordination complexes with a focus on the description of their stereochemistry, the understanding of the crystal field theory and ligand exchanges.
Finally, after a rapid introduction of the main functional groups and the nomenclature rules for the naming of the different compounds, a last chapter will be dedicated to intermolecular interactions and a mechanistic approach of the substitution and elimination reactions and the associated reactivity.

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Les différents thèmes abordés concernent l’eau et l’environnement, que ce soit sous une approche chimique, écotoxicologique ou bactériologique. Les propriétés physico-chimiques d’une eau, sa qualité, ses contrôles qualités (mesures effectuées), ses pollutions chimiques et bactériologiques et ses traitements permettent d’approfondir les connaissances en structure de la matière, cristallochimie, acido-basicité, oxydo-réduction, et sciences de la vie abordées dans d’autres UE du semestre 1 ou 2.

Les nouvelles notions de cours (diagramme d’état, solubilité des solides et des gaz dans l’eau, diagrammes potentiel-pH, traitement et adoucissement d’une eau) sont abordées par des vidéos et des quiz associés, puis sont appliquées en présentiel. Les étudiants travaillent en îlots et s’efforcent de résoudre des exercices parfois associés à des problématiques d’analyses de laboratoire ou de milieu industriel.

Au cours des séances de travaux pratiques, les étudiants approfondissent des gestes pratiques et s’initient aux matériels et techniques de laboratoire en réalisant des dosages colorimétriques, conductimétriques et pHmétriques. Ces TP porteront sur la détermination de la dureté magnésique et calcique d’une eau par dosage colorimétrique, sur la détermination de la teneur en O₂ dissous dans une eau par la méthode de Winckler et sur la détermination du titre alcalimétrique et du titre alcalimétrique complet d’une eau minérale et d’un effluent industriel.

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This module aims to introduce the use of light as a means of investigating matter, based on useful applications in biology, chemistry and earth sciences. The aim is to apply fundamental principles to predict the behaviour of a system and to acquire the basic notions necessary to understand essential phenomena in many scientific fields. The topics covered include geometric optics and optical phenomena, optical and image acquisition instruments and their limitations, and polarisation.

The theoretical notions taught in the form of lectures and tutorials will be further developed during practical work sessions carried out in pairs. 

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* Introduction à la programmation dans un langage de type "impératif" :
  o Variables ; instructions d'affectation, d'entrées-sorties ;
  o Composition des instructions : séquentielle, conditionnelle et itérative.
  o Structuration des programmes et ré-utilisation : procédures et fonctions
  o Types simples et structurés (listes, dictionnaires, ... )
* Démarche de programmation :
  o de l'énoncé à un algorithme : spécification, analyse descendante
  o mise en oeuvre sur machine : codage, tests.
* Expérimentation sur machine dans le langage Python 3

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This course aims at the acquisition of a good knowledge of the functioning of eukaryotic and prokaryotic cells, which deals with all the major cellular functions (replication, transcription, translation, cytoskeleton, cell cycle, cell-environment interaction) and the experimental methods which allow their analysis.

The work of acquiring this knowledge in the TD session is carried out by interactive pedagogical methods (preparatory work, island work, oral presentation) in the form of actions that the students must carry out throughout the semester: oral retransmission of knowledge, application exercise, elaboration of MCQs, analysis of scientific figures, elaboration of a pedagogical creativity project.

In practical work, the student will have a first introduction to the experimental approaches of differential centrifugation, cell culture and luminescent immunolabelling.

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This is an introductory course to the concepts of genetics in prokaryotic and eukaryotic cells as well as in population genetics. In particular, it deals with the different mechanisms of horizontal gene transfer in bacteria and their use for genetic mapping. It also discusses the different types of Mendelian and non-Mendelian hybridism in eukaryotic organisms and describes examples in human genetics. Finally, it introduces the basic concepts of population genetics (Hardy-Weinberg principle, breeding regime and evolutionary forces). The acquisition of this knowledge will be worked on in practical exercises and the practical sessions will enable students to familiarise themselves with the basic techniques of bacterial genetics (transformation, selection, restriction map).

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This course is divided into two parts: firstly, reaction rates, and secondly, the energy aspects and equilibrium shifts associated with a chemical reaction.

The aim is to understand the methods used to determine and measure reaction rates, to understand the factors that influence them, and to determine a partial or global order by linking model and experimental results.

In thermodynamics, the aim is to evaluate energy exchanges and reaction quantities, draw up a calorimetric balance, analyze the origin of irreversibility, and predict an equilibrium situation or direction of evolution for a chemical reaction.

Thermodynamic concepts will be applied to the study of the different states of a pure body and of binary systems.

Theoretical concepts will be put into practice via TD exercises, and on the occasion of three practical work sessions during which experimental data will be acquired and analyzed.

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This course aims at acquiring the basics of descriptive and inferential statistics. It will deal in particular with methods of point estimation, estimation by confidence interval, and hypothesis testing in a parametric framework. The teaching in the form of lectures/tutorial is completed by practical work sessions on computer aimed at familiarising students with the handling of the R software for statistics.

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Spectroscopie :

Seront vues différentes techniques spectroscopiques et spectrométriques (Infra Rouge ; résonance Magnétique Nucléaire ¹H, ¹³C ; spectrométrie de masse) ainsi que la méthode complémentaire d'analyse élémentaire.

Réactivité :

En se basant sur différents mécanismes (substitution nucléophile, élimination, addition électrophile), la réactivité des halogénoalcanes, des alcools/thiols, éthers/thioéthers, époxydes, des amines, des alcènes et des alcynes seront vues.

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This course aims at acquiring the basics of enzymology (catalysis, Michaelis-Menten equation, catalysis mechanisms) and metabolism (glycolysis, Krebbs cycle, bacterial metabolism). The TD sessions consist of application exercises of the notions seen in class and the preparation of the TP sessions. The practical sessions concern the learning of the manipulation and characterization of enzymes (purification, spectroscopy). 

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This class is dedicated to the presentation pf the physical chemistry of aqueous solution. It contains three parts: the acid-base concept, the solubility concept and the reactions that exchange electrons (redox reactions) with an opening towards electrochemical accumulators. The mutual influence between these three properties will also be studied. The description of the solution at the equilibrium will be taken care of through systematic approaches or "the leading reaction" formalism. The diagram approach will only be considered in the framework of E = f(pH) diagrams.

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Overview of 12 different scientific topics in chemistry, biology or at the interface

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Il s’agit de décrire les concepts nécessaires pour comprendre la formation de la liaison chimique entre les atomes. Les outils pour construire les orbitales moléculaires de manière quantitative (calcul des énergies et de la fonction d’onde) seront décrits et appliqués à l’étude de molécules simples avec notamment l’introduction de la méthode dite « de fragmentation » de manière à poser les bases pour l’étude de systèmes plus complexes en troisième année.

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Cette UE traite de la réactivité des composés aromatiques et aborde plus particulièrement les mécanismes de fonctionnalisation du noyau benzénique, la réactivité des composés aromatiques substitués (règles de Holleman) ainsi que d’autres mécanismes impliquant les systèmes aromatiques.

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Cette UE traite de deux parties, d'une part des vitesses de réaction, et d'autre part des aspects énergétiques et des déplacements d'équilibre associés à une réaction chimique.

Elle vise à comprendre les méthodes qui permettent de déterminer et mesurer des vitesses de réaction, de comprendre les facteurs qui l'influencent, à savoir déterminer un ordre partiel ou global en liant modèle et résultats expérimentaux.

Pour la partie thermodynamique, on s'attachera à évaluer les échanges énergétiques et les grandeurs de réaction, à réaliser un bilan calorimétrique, à analyser l'origine de l'irréversibilité, à prédire une situation d'équilibre ou un sens d'évolution pour une réaction chimique.

On appliquera les notions thermodynamiques à l'étude des différents états d'un corps pur et de systèmes binaires.

Les concepts théoriques seront mis en pratique via les exercices de TD, et à l'occasion de trois séances de travaux pratiques durant lesquelles les données expérimentales seront acquises et analysées.

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Introduction aux notions de base du calcul différentiel et de l'algèbre linéaire.

Compétences visées: calcul de dérivées partielles, étude de fonctions en plusieurs variables, notamment approximation affine, espaces tangents et extrema locaux ; calcul matriciel, produit, inversion et diagonalisation de matrices, applications aux fonctions en plusieurs variables.

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L'objectif pédagogique du processus d’exploration professionnel est de rendre les étudiants acteurs de leur parcours en s’appropriant une démarche de réflexion et d’exploration autour du projet de formation, aider les étudiants à prendre des décisions  sur son projet professionnel et sa poursuite d'études.

Pour ce faire , les étudiants sont amenés à développer une vision plus précise des métiers auxquels mène la formation et connaître mieux les formations à leur disposition ainsi que leurs débouchés.

Ils découvrent le monde professionnel à travers des entretiens, des salons métiers.

Cette UE est développé en lien avec l'Espace OIP de l'UGA.

Les étudiants développeront des compétences visant à développer leur portefeuille d’expériences et compétences (PEC) et à ravailler en autonomie et  en équipe.

Une grande partie du travail se fait en autonomie et par groupe.

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Thermodynamique macroscopique :
 -Notions de base : Gaz Parfait, théorie cinétique, coefficients thermoélastiques, réversibilité
- Premier principe : échanges d'énergie sous forme de chaleur et de travail, coefficients thermiques, lois de Joule.
- Second Principe : énoncés historiques, cycles dithermes et polythermes, énoncé macroscopique, approche statistique,
troisième principe
- Machines thermiques : moteur, réfrigérateur, pompe à chaleur
- Fonctions thermodynamiques : Enthalpie, Énergie libre, Enthalpie libre, relations de Maxwell et de Clapeyron
- Transitions de phase du corps pur : point triple, point critique, chaleurs latentes.

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Spectroscopie :

Seront vues différentes techniques spectroscopiques et spectrométriques (Infra Rouge ; résonance Magnétique Nucléaire ¹H, ¹³C ; spectrométrie de masse) ainsi que la méthode complémentaire d'analyse élémentaire.

Réactivité :

En se basant sur différents mécanismes (substitution nucléophile, élimination, addition électrophile), la réactivité des halogénoalcanes, des alcools/thiols, éthers/thioéthers, époxydes, des amines, des alcènes et des alcynes seront vues.

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Cette UE s'intéresse au risque chimique pour les personnes et l'environnement.

Il s'agit deconnaître la réglementation européenne concernant  les produits chimiques, savoir utiliser les bases de données institutionnelles pour accéder aux données nécessaires, d'acquérir les bases sur les méthodes d’analyse de risques et savoir proposer une hiérarchisation des risques, de connaître la législation et les sites institutionnels concernant les Installations classées pour l’environnement (ICPE) et les risques industriels, de savoir lire un diagramme PID (Pipe and Instrumentation Diagram).

Les compétences développée au cours de l'UE sont la préparation d'un diaporama et la soutenance d' une présentation orale, le développement de l'esprit de groupe pour un travail sous forme de projet.

L'UE consiste en des cours magistraux et des séances de TD.

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Cette UE vise à découvrir le génie chimique et le génie des procédés, c'est-à-dire l'art de la conception, de la construction, de l'installation et du fonctionnement des unités dans lesquelles la matière subit des transformations. Trois grands domaines industriels seront étudiés : énergétique et thermique, environnement, formulation.

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Cet enseignement est dédié à la présentation de la physico-chimie de la solution aqueuse.

Il comprend trois volets : la réaction acide base, la notion de solubilité, les réactions d'échanges d'électron avec une ouverture vers les accumulateurs électrochimiques.

L'influence mutuelle de ces trois grandes classes de propriétés est également étudiée.

La description de la solution à l'équilibre sera réalisée à partir d'approches systématiques ou de type "réaction prépondérante". 

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Ce cours est destiné à introduire les concepts de base de la science des matériaux, à savoir : la synthèse/élaboration et la relation structure/propriétés des grandes classes de matériaux inorganiques (amorphes/cristallins ; verres, céramiques, métaux et alliages). Il est divisé en trois parties qui aborderont la structure des matériaux, les techniques expérimentales liées à leur étude, ainsi que leur classification.

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Cette UE est divisée en 3 chapitres. Dans un premier temps, elle aborde la cristallochimie et notamment les structures métalliques, covalentes, ioniques et diffraction des rayons X. Dans un second temps, elle traite des diagrammes de phases binaires solide-liquide. Dans un dernier temps, elle aborde la synthèse des polymères ainsi que leur caractérisation en solution et leurs propriétés à l’état solide.

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Cette UE traite de la réactivité des composés aromatiques et aborde plus particulièrement les mécanismes de fonctionnalisation du noyau benzénique, la réactivité des composés aromatiques substitués (règles de Holleman) ainsi que d’autres mécanismes impliquant les systèmes aromatiques.

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• Notion de champs électrique et magnétique

• Électrostatique et magnétostatique dans le vide

• Dipôle électrostatique et lien en chimie avec le moment dipolaire

• Dipôle magnétique

• Induction électromagnétique

• Énergie électrostatique et magnétique

• Équations de Maxwell

• Notions d'ondes électromagnétiques

• Propagation dans le vide

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Cette UE concerne le génie chimique et le génie des procédés, c'est-à-dire l'art de la conception, de la construction, de l'installation et du fonctionnement des unités dans lesquelles la matière subit des transformations. L’étude du déplacement des fluides et du transfert de chaleur sera plus particulièrement abordée.

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Il s’agit de décrire les concepts nécessaires pour comprendre la formation de la liaison chimique entre les atomes. Les outils pour construire les orbitales moléculaires de manière quantitative (calcul des énergies et de la fonction d’onde) seront décrits et appliqués à l’étude de molécules simples avec notamment l’introduction de la méthode dite « de fragmentation » de manière à poser les bases pour l’étude de systèmes plus complexes en troisième année.

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Cet enseignement a pour but de compléter l'approche de la chimie organique choisie en L2, mixant mécanismes et types de groupes fonctionnels. L'objectif est ici d'approfondir les concepts évoqués en L2 et d'étendre les connaissances à la réactivité des composés carbonylés et des dérivés carboxyliques. Les mécanismes d'addition nucléophile (AN) et d'addition suivie d'élimination (AN/E) seront en particulier étudiés, ainsi que les transformations rédox des composés carbonylés et carboxyliques. La synthèse de molécules simples sera abordée sous un angle stratégique, et il sera fait référence aux connaissances associées en spectroscopie (CHI503).

Programme détaillé :  

• Stéréochimie statique approfondie : rappels, centres stéréogènes autres que le carbone, chiralité axiale, notions de prochiralité ; analyse conformationnelle (formalisme d’Eliel), en particulier dans les systèmes cycliques

• Compléments de chimie organique 

* Notions de pKa, théorie HSAB

* Profils énergétiques réactionnels, sélectivité

* Substitutions radicalaires : système allylique, stabilité des radicaux

* SN/E : régio- et stéréosélectivité, stéréospécificité ; cas des mécanismes SN’, SNi, de l’assistance anchimérique, réactivité des systèmes cycliques.            

                                                                                                                          
• Dérivés carbonylés (aldéhydes et cétones) :
* Préparation des dérivés carbonylés ;
* Réactivité des dérivés carbonylés dont :
- Additions nucléophiles en 1,2 (types, géométrie et stéréochimie). Cas de l’addition conjuguée (1,4) sur les dérivés alpha,beta-insaturés ;
- Additions de réactifs organométalliques simples et d’ylures (réaction de Wittig et apparentées) ;
- Réductions et oxydations des dérivés carbonylés ;
- Formation d’énols et d’énolates (aldolisations et réactions apparentées seront traitées au S6) ;
- Applications (sucres).

• Acides carboxyliques et leurs dérivés :
* Préparation des acides carboxyliques et de leurs dérivés ;
* Réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés :
- Mécanisme d’addition élimination ;
- Nucléophilie de l'oxygène (carboxylates) ;
- Réductions ;
- Applications (acides aminés, couplage peptidique).

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Introduction sur les métaux, les ligands, définition de la complexation, aspects structuraux.

Approches du champ cristallin et du champ des ligands.

Interprétation des transitions électroniques. Diagrammes d’Orgel et de Tanabé-Sugano.

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Cours Magistraux :

 Introduction, Spectroscopie d’absorbance

• Rappels sur les mesures physiques et les paramètres qui les caractérisent (précision, exactitude, sensibilité, ...)
• Rappel des bases de la nature des radiations électromagnétiques, de la matière et des interactions entre radiations électromagnétiques et matière
• Spectroscopie d'absorbance UV/Vis - principes fondamentaux, caractéristiques des spectres, composition du spectrophotomètre, caractéristiques spectrales des macromolécules
• Spectroscopie de dichroïsme circulaire

 RMN en phase liquide

• Rappel des bases de la RMN (description simplifiée) : noyaux observables en RMN, origine du signal (exemple spin ½), aimantation macroscopique (origine, manipulation, notions de relaxation).
• Les paramètres mesurés en RMN : le déplacement chimique, le couplage scalaire (noyaux spin ½), l’intensité du signal (intégration, quantification), la largeur du signal (relaxation, échange…).
• Influence de l’abondance du noyau sur la visibilité des couplages scalaires dans un spectre (exemples couplages homonucléaires et hétéronucléaires).
• Influence de l’échange sur les observables du spectre.
• Effet NOE (relaxation croisée).
• RMN ¹³ Découplage ¹H. Comment enregistrer un spectre ¹³C quantitatif. Expériences DEPT. Exemples d’autres noyaux.
• Découverte de la RMN multidimensionnelle. Exemples des spectres RMN 2D (COSY, HSQC, HMBC, NOESY).

Spectrométrie de Masse

Principes généraux de la spectrométrie de masse, composition du spectromètre et les divers types d'instrument, caractéristiques des spectres et utilisation pour l'analyse des petites molécules organiques

Travaux Dirigés:

Les séances de Travaux Dirigés porteront sur la révision et l’approfondissement de la compréhension des notions présentées en cours.

•  Révisions et Spectroscopie d’absorbance. Révision des bases de la spectroscopie d'absorbance, utilisation pour des calculs de concentration

•  RMN ¹H et ¹³C. Révision des bases de la RMN, analyse des spectres, identification des composés, quantification (exercices d’application, analyse de résultats expérimentaux)

• Spectrométrie de Masse. Analyse de spectres de masse de petites molécules organiques

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Introduction à la mécanique quantique, étude de l'atome à un électron et et des orbitales atomiques.

Etude de la liaison chimique et des orbitales moléculaires. Méthode de Hückel et systèmes PI-conjugués.

Structure électronique des molécules complexes : notions de symétrie moléculaire, méthode des fragments, diagrammes de corrélation.

Introduction à la réactivité entre molécules : orbitales frontières, notions de nucléophile/électrophile, régiosélectivité. 

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Compréhension des grandeurs molaires partielles.
Modèle de solutions de Bragg et Williams.
Établissement des diagrammes de phase (liquide-gaz et solide liquide) dans le cas d'un mélange binaire et réactions invariantes associées.

Chapitre I : Bases de la Thermodynamique (Rappels)
Chapitre II : Grandeurs thermodynamiques de mélange
Chapitre III : Affinité chimique et loi d’action de masse
Chapitre IV : Transformations de phase dans les systèmes unaires
Chapitre V : Modèles de solutions
Chapitre VI : Equilibre de phase dans un système binaire
Chapitre VII : Equilibre de phases liquide-vapeur
Chapitre VIII : Diagrammes d’équilibre de phase liquide-solide

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Ce cours aborde les premiers pas vers l'électrochimie et ses applications. La première partie du cours qui est consacré à des définitions, le second chapitre aborde la thermodynamique électrochimique, la loi de Debye et Hückel, le calcul du potentiel thermodynamique (Loi de Nernst), l’application à la potentiométrie avec les électrodes à membrane sélective. La troisième partie concerne les systèmes hors équilibre : pile et électrolyseur. La quatrième partie concerne les différents modes de transport de matière (diffusion, convection et migration), et la conductivité des solutions électrolytiques. La cinquième partie aborde la cinétique électrochimique par le tracé des courbes de polarisation en régime de transfert électronique puis en régime de diffusion stationnaire et leurs applications en électroanalyse et en corrosion des métaux.

Cours Magistraux : 

Chapitre I : Notions de base de l’électrochimie-définitions

Chapitre II : Aspect thermodynamique

Chapitre III : Chaine électrochimique

Chapitre IV : Mouvements des ions

Chapitre V : Cinétique électrochimique et applications

Travaux Dirigés :

Les 7 séances de TD sont consacrées à des exercices d’application illustrant les différentes parties du cours (application de la loi de Nernst, Electrodes sélectives ioniques, Piles et électrolyseurs, conductivité des électrode et bilan de Hittorf, cinétique électrochimique) et à l’exploitation de résultats expérimentaux.

Le travail est réalisé en îlots de 4 à 5 étudiants.

Travaux Pratiques :

Les 7 séances de travaux pratiques concernent des manipulations qui illustrent les cours d’électrochimie (potentiométrie, tracé des courbes de polarisation et cinétique électrochimique), de cinétique (cinétique chimique dont cinétique d’une réaction photochrome) et de thermodynamique chimique (dont détermination des volumes molaires partiels).

Pour chaque manipulation, un travail préparatoire est demandé aux étudiants leur permettant d’appréhender les expériences à réaliser. Un compte-rendu est rédigé en fin de séance. Un examen théorique de travaux pratiques de 1 heure est organisé en fin de cycle de TP. L’évaluation des travaux pratiques est basée sur la moyenne des notes de compte-rendu et d’examen.

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Théorie des réactions élémentaires (théorie du complexe activé).

Cinétique formelle (réaction réversibles, parralèles, successives).

Réactions en chaîne.

Réactions en solution (effets de solvant sur la cinétique).

Premiers éléments de catalyse homogène.

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• Aldolisations et réactions apparentées :
Préparation des énolates (choix de la base, influence du contre cation), préparation des énamines et éthers d’énols silylés. Réactivité des énols, énolates, énamines et éthers d’énols silylés : réactions d’alkylation et d’halogénation, réactions d’aldolisation et condensations aldoliques, composés à méthylène actif, réactions de Mannich et de Henry. Réactions d’acylation : condensation de Claisen, cyclisation de Dieckmann. Réactions d’addition conjuguée aux dérivés α,β-insaturés : réaction de Michael, annélation de Robinson.

• Chimie des composés aromatiques :
concept d’aromaticité (notions orbitalaires, règle de Hückel), substitutions électrophiles aromatiques (SEAr) et substitutions nucléophiles aromatiques (SNAr), oxydations et réductions de composés aromatiques.

• Cycloadditions 4+2, 2+2 et 1,3-dipolaires (notions orbitalaires).

• Revue des méthodes d’oxydation et de réduction.

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Classification périodique, échelles d'électronégativité.

Evolution des propriétés.

Métaux s et p, halogènes, azote, soufre : propriétés chimiques et physiques.

Physico-chimie en solution aqueuse utilisant la représentation graphique des équilibres redox, acido-basiques, de complexation, de solubilité couplés ou non (en particulier diagrammes de Frost, de Pourbaix).

Rappels de thermochimie.

Travaux pratiques de chimie minérale et de chimie de coordination :
Analyse quantitative : dosages acido-basique, redox, gravimétrie. Analyse d'ions. Synthèse de complexes de coordination. Spectrophotométrie UV-visible des complexes. Diagramme e-pH.

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Cours Magistraux

Chapitre 1. Filière de l’azote

INTRODUCTION - GENERALITES
• Définition et spécificités de la chimie industrielle
• Panorama de la chimie industrielle : entreprises leaders, orientations stratégiques, défis actuels
• Processus d’industrialisation : phases successives, schémas

FILIERE DE L’AZOTE
• Production de l’ammoniac
• Production du gaz de synthèse
• Etude thermodynamique de la réaction de formation de l’ammoniac à partir des corps simples
• Ligne de synthèse de l’ammoniac
• Catalyse hétérogène en chimie industrielle – généralités
• Propriétés de l’ammoniac et secteurs d’application
• Production de l’acide nitrique
• Ligne de synthèse de l’acide nitrique
• Production d’acide nitrique concentré
• Propriétés de l’acide nitrique et secteurs d’application
• Production de l’urée
• Procédé Stamicarbon
• Propriétés de l’urée et secteurs d’application
• Présentation de quelques entreprises du secteur

Chapitre 2. Elaboration de corps simples à partir de minerais ; diagrammes d’Ellingham

INTRODUCTION : DU MINERAI AU CORPS SIMPLE
• Ressources minérales non-énergétiques
• Du minerai au corps simple – généralités

DIAGRAMMES D’ELLINGHAM : DEFINITION ET OBJECTIFS
• Conventions de construction
• Grandeurs thermodynamiques utiles
• Allure générale
• Signe des pentes

EXPLOITATION D’UN DIAGRAMME
• Etude d’un couple
• Construction du diagramme
• Comparaison des stabilités des oxydes sous pression de dioxygène fixée
• Comparaison des pressions de corrosion des métaux à T fixée
• Comparaison de deux couples
• Construction du diagramme
• Application – critères de choix d’un réducteur

EXEMPLES DE REDUCTEURS : C ET CO

EXEMPLE D’ELABORATION D’UN CORPS SIMPLE : SILICIUM
• Matières premières
• Exploitation du diagramme d’Ellingham
• Stades de purification du silicium
• Filière Silicium

Chapitre 3. Pétrole et pétrolochimie

INTRODUCTION : Carbone et hydrocarbures ; sources d’énergie et de matières premières
• Ressources d’énergies et de matières premières
• Défis du XXIème siècle ; orientations possibles

RAFFINAGE DU PETROLE : Accès à des « bases pétrolières » (mélanges d’hydrocarbures) et produits
commercialisables (en particulier des carburants et des combustibles)
• Définition et objectifs du raffinage
• Classification des produits ; notion de filiation
• Cas des carburants
• Grands intermédiaires de première génération
• Opérations du raffinage
• Conditions de craquage : thermique, catalytique, hydrocraquage
• Mécanismes impliqués
• Opérations de reformage
• Reformage catalytique
• Structure, propriétés et applications des zéolithes

VAPOCRAQUAGE DU NAPHTA : Accès à des intermédiaires de première génération (corps purs) qui sont les matières premières de la « pétrolochimie »
• Traitement des coupes
• Débouchés

FILIATIONS : Accès à des intermédiaires de deuxième génération ; quelques exemples : cyclohexane,
-caprolactame, dichlorométhane, styrène, chlorure de vinyle, acide acétique
• Matières premières
• Schémas de procédés
• Secteurs d’application

Chapitre 4. Chimie organique fine (exemples)

PROCEDES CATALYSES ET SYNTHESE DE COMPOSES CHIRAUX NON RACEMIQUES–GENERALITES RESSOURCES NATURELLES DE COMPOSES CHIRAUX ENONTIOPURS EXEMPLES DE SYNTHESES BASEES SUR UNE ETAPE D’HYDROGENATION DE C=C

• Rappel : catalyseur de Wilkinson ; versions asymétriques de la réaction
• Stratégie d’accès à la L-DOPA
• Stratégie d’accès au Metolachlor

EXEMPLES DE SYNTHESES BASEES SUR UNE ETAPE DE METATHESE D’ALCENES
• Mécanisme de Chauvin
• Version asymétrique de la réaction de métathèse croisée
• Version asymétrique de la réaction de métathèse avec cyclisation
• Applications de la polymérisation par métathèse

Travaux Dirigés :

Nature : Exercices d'applications
Modalité : Travail préparatoire en autonomie sur les énoncés d’exercices distribués à l’avance, restitution orale en groupe en séance de TD, correction interactive en séance de TD

Travaux Pratiques :

Nature : Après attribution par les enseignants, chaque binôme ou trinôme d’étudiants traite un sujet parmi les trois suivants :
• Caractérisation de milieux poreux - Fluidisation d’un lit de particules ;
• Distribution des temps de séjour dans des réacteurs continus ;
• Cinétique de réaction en réacteur parfaitement agité fermé - Transposition à un cas industriel

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Cristallographie géométrique, systèmes cristallins, réseaux direct et réciproque.

Notions de symétrie.

Cristallochimie, empilements compacts et grands types structuraux.

Relations propriétés structures.

Rayonnement X.

Diffraction des rayons X sur poudres.

Méthodes expérimentales de diffraction.

Conditions d'existence, conditions d'extinction des réflexions hkl.

Applications de la diffraction des rayons X sur poudre à la caractérisation des solides.

Analyse de phases à l’aide de diffractogrammes (phases pures ou mélanges).

Isotypie, solutions solides, polymorphisme.

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Cours Magistraux :

Le cours introduit les concepts fondamentaux nécessaires au calcul des performances et au dimensionnement des réacteurs chimiques homogènes isothermes.

I. Introduction : le réacteur dans l’unité de production

Généralités, Caractéristiques d’un réacteur chimique, Classification des réacteurs

II. Notions Fondamentales

Grandeurs descriptives d’une phase en évolution – Avancement vs Taux de conversion –
Coefficient d’expansion physique et chimique – Rappel de cinétique

III. Réacteurs Ideaux isotherme

Formalisme d’un bilan matière - réacteur fermé - réacteur semi-fermé - réacteur parfaitement agité continu en mode permanent et transitoire - réacteur piston.
Exercice fil rouge de Saponification pour RF, RPAC et RP

IV. Optimisation de la conversion

Comparaison réacteur fermé, réacteur parfaitement agité, réacteur piston – Introduction au nombre de Damkholer – Association de réacteurs en parallèle et en série (résolution
analytique, graphique et optimisation) - Association RPAC et RP - Réacteur RP à recyclage

V. Distribution des temps de séjour - Analyses de réacteurs réels

Définition de la DTS et des moments - Mise en place expérimentale - Application aux réacteurs idéaux - Exploitation d’une expérience de DTS

Travaux Dirigés :

Nature : Exercices d'application concernant :

TD1 : Généralités et Bilan matière pour un RF
TD2 : Les réacteurs idéaux continus (RPAC et RP)
TD3 : Couplage des réacteurs RPAC et RP

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Cours Magistraux :

Partie chimie théorique :

• Introduction / rappels liaisons chimiques
• Interactions entre deux systèmes. Termes d'échange et de Coulomb. Approximation des Orbitales Frontières. Dureté et mollesse des réactifs
• Effets électroniques de substituants. Effets des substituants sur le système π de l'éthylène.
• Etude de la réactivité chimique. Description d'une réaction chimique. Description du profil énergétique par l'approximation des OF. Contrôle thermodynamique, contrôle cinétique. Réactions de cycloaddition. Réactions ioniques.

Partie Spectroscopies:

• Théorie des groupes pour la spectroscopie. Groupe de symétrie d’une molécule. Représentation d’un groupe. Formule de réduction.
• Introduction à la spectroscopie. Domaine électromagnétique. Niveaux d’énergie moléculaires. Interactions d’une molécule et d’une onde. Etude théorique. Etude expérimentale.
• Spectroscopie Vibrationnelle. Modèle de vibration d’une molécule diatomique. Anharmonicité. Spectre de vibration-rotation. Molécules polyatomiques
• Spectroscopie Electronique. Spectroscopie atomique. Transitions électroniques moléculaires.

Travaux Dirigés :

Exercice d'application et analyse de résultats expérimentaux

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Les bio(capteurs), thème par définition interdisciplinaire, font appel à différents types de transducteurs physiques (optiques, électrochimiques, gravimétriques, thermiques, …) couplés à des réactions sélectives (bio)chimiques. Ce module se positionne donc à l’interface entre la Biologie, la Physique et la Chimie. L’évolution du concept de biocapteur sera décrite passant par la microélectrode, l’immunocapteur, l’aptacapteur et la biopuce.

Descriptifs de l’UE :

Chapitre 1 : Molécules biologiques pour les biocapteurs (cours 4h)

- Les grandes classes de molécules biologiques

- Les techniques classiques de biologie moléculaire

Chapitre 2 : Chimie et fonctionnalisation de surface pour biopuces et biocapteurs (cours 2h)

- Les sondes biologiques

- Les surfaces

- Les méthodes d’immobilisation

- Réalisation de biopuces (micro-arrays)

Chapitre 3 : Principes et techniques de transduction dans les biocapteurs  (cours  4,5 h)

- Introduction (Les grands domaines d’applications, Les compétences requises)

- Principes des biocapteurs (Les capteurs, Les cibles et biorécepteurs)

- Les transductions optiques (Spectroscopie UV visible infrarouge, Fluorescence, Indice “plasmon…”, méthodes couplées)

- Les transductions mécaniques (Énergie de surface, Masse inertielle, Mise en oeuvre)

- Les transduction électrochimiques (Potentiométriques : électrodes sélectives et transistors à effet de champs, Conductimétriques, Ampérométriques : stationnaire et dépendant du temps)

-Exemples de biocapteurs existants.

Chapitre 4 : Capteurs à transduction inorganique pour des diagnostics médicaux (cours 1,5 h, TD 6 h)

- Mesures des espèces physiologiques minérales

- Capteurs potentiométriques à ions (ISE) : fabrication, principe, caractéristiques, écart à l’idéalité, limite de détection en milieu interférent, dosage. Choix de l’appareil de mesure / dérive de la mesure

Chapitre 5 : Les biocapteurs enzymatiques et d’affinité à transduction électrochimique : principe et applications (cours 1,5 h, TD 6 h)

- Biocapteurs enzymatiques ampérométriques (Modèles ampérométriques : simplifié et à couche d’apport limitante, Problème des interférents)

- Biocapteur ampérométrique d’affinité (Modèles basés sur l’isotherme d’adsorption, Biocapteur immunologique, Biocapteur à ADN, Aptacapteurs, Détection de cellules)

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Ce cours vise à présenter les différents domaines dans lesquels les composés métalliques jouent un rôle important. Nous verrons comment les caractéristiques des ions métalliques (position dans la classification périodique, configuration électronique, degré d’oxydation, etc…) conditionnent leur propriétés, dans les domaines suivants : chimie bioinorganique, médecine et vivant, matériaux fonctionnels.

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Cours magistraux :

- Introduction – Historique des nanosciences

- Classification des nanomatériaux et quelques exemples stars de nanomatériaux 

- Élaboration : l’approche top down et l’approche bottom-up

-Synthèse de matériaux par méthodes physiques (mécanosynthèse, Ablation laser, aérosol…

- Synthèse de matériaux par méthodes chimiques : la chimie sol-gel, la synthèse micellaire, la nucléation-croissance de particules…

- dépôts de couches minces en phase vapeur : méthodes de formation de couches fines. Méthode de caractérisations des couches – propriétés…

Travaux dirigés

• Mise en évidence de l’importance de la surface dans les nanomatériaux : calcul de surface/volume, calcul du nombre de particules/mL dans une suspension colloïdale, du nombre de ligands de surface présent en fonction d’une surface (2D) ou du diamètre d’une sphère (particules)…
• Relation condition de synthèse – taille – propriété.

Travaux pratiques

2 séances de 4h sont consacrées à l’élaboration et la caractérisation de nano-objets.

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Cette UE s’intègre dans le dispositif national « Partenaires scientifiques pour la classe » dont l’objectif est d’épauler un enseignant d’école primaire (Professeur des Écoles, PE) dans la mise en place d’un enseignement des sciences fondé sur la démarche d’investigation. Pour cela, les étudiants (seuls ou en binômes, au choix) accompagnent un PE dans la conception de 5 à 7 séances de sciences puis participent à l’animation de celles-ci , en classe avec le PE.

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Il s'agit d'une UE visant à l'acquisition d'une bonne connaissance du fonctionnement des cellules eucaryote et procaryote qui traite de toutes les grandes fonctions cellulaires (réplication, transcription, traduction, cytosquelette, cycle cellulaire, interaction cellule-environnement) et des méthodes expérimentales qui en permettent l'analyse.  

Le travail d'acquisition de ces connaissances en séance de TD est mené par des méthodes de pédagogie interactive (travail préparatoire, travail en îlot, présentation orale) sous forme d'actions que les étudiants doivent mener tout au long du semestre : retransmission orale des connaissances, exercice d'application, élaboration de QCM, analyse de figures scientifiques, élaboration d'un projet de créativité pédagogique.

En TP, l'étudiant aura une première initiation aux approches expérimentales de centrifugation différentielle, de culture cellulaire et d'immuno-marquage luminescent.

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Il s'agit d'une UE d'introduction aux notions de génétique chez les cellules procaryote et eucaryote ainsi qu'en génétique des populations. En particulier, elle traite des différents mécanismes de transfert horizontal de gènes chez les bactéries et leur utilisation pour la cartographie génétique. Elle traite aussi des différents types d'hybridisme mendélien et non mendélien chez les organismes eucaryotes et décrit des exemples en génétique humaine. Enfin, elle introduit les concepts de base en génétique des populations (principe d’Hardy-Weinberg, régime de reproduction et forces évolutives).

L'acquisition de ces connaissances sera travaillée en TD par des exercices d'application et les séances de TP permettront aux étudiants de se familiariser avec les techniques de bases en génétique bactérienne (transformation, sélection, carte de restriction).

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Cette UE traite de deux parties, d'une part des vitesses de réaction, et d'autre part des aspects énergétiques et des déplacements d'équilibre associés à une réaction chimique.

Elle vise à comprendre les méthodes qui permettent de déterminer et mesurer des vitesses de réaction, de comprendre les facteurs qui l'influencent, à savoir déterminer un ordre partiel ou global en liant modèle et résultats expérimentaux.

Pour la partie thermodynamique, on s'attachera à évaluer les échanges énergétiques et les grandeurs de réaction, à réaliser un bilan calorimétrique, à analyser l'origine de l'irréversibilité, à prédire une situation d'équilibre ou un sens d'évolution pour une réaction chimique.

On appliquera les notions thermodynamiques à l'étude des différents états d'un corps pur et de systèmes binaires.

Les concepts théoriques seront mis en pratique via les exercices de TD, et à l'occasion de trois séances de travaux pratiques durant lesquelles les données expérimentales seront acquises et analysées.

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Il s'agit d'une UE visant à l'acquisition des bases de statistique descriptive et inférentielle. Elle traitera en particulier des méthodes d'estimation ponctuelle, d'estimation par intervalle de confiance, et de tests d'hypothèses dans un cadre paramétrique. Les enseignements sous forme de cours/TD sont complétés par des séances de travaux pratiques sur ordinateur visant à se familiariser avec la manipulation du logiciel R pour la statistique.

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Spectroscopie :

Seront vues différentes techniques spectroscopiques et spectrométriques (Infra Rouge ; résonance Magnétique Nucléaire ¹H, ¹³C ; spectrométrie de masse) ainsi que la méthode complémentaire d'analyse élémentaire.

Réactivité :

En se basant sur différents mécanismes (substitution nucléophile, élimination, addition électrophile), la réactivité des halogénoalcanes, des alcools/thiols, éthers/thioéthers, époxydes, des amines, des alcènes et des alcynes seront vues.

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Il s'agit d'une UE visant l'acquisition des bases de l'enzymologie (catalyse, équation de Michaelis-Menten, mécanismes de catalyse) et du métabolisme (glycolyse, cycle de Krebbs, métabolisme bactérien).

Les séances de TD consistent en des exercices d'applications des notions vues en cours et en la préparation des séances de TP. Les séances de TP concernent l'apprentissage de la manipulation et de la caractérisation des enzymes (purification, spectroscopie).

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Cet enseignement est dédié à la présentation de la physico-chimie de la solution aqueuse.

Il comprend trois volets : la réaction acide base, la notion de solubilité, les réactions d'échanges d'électron avec une ouverture vers les accumulateurs électrochimiques.

L'influence mutuelle de ces trois grandes classes de propriétés est également étudiée.

La description de la solution à l'équilibre sera réalisée à partir d'approches systématiques ou de type "réaction prépondérante". 

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Cette UE traite de la réactivité des composés aromatiques et aborde plus particulièrement les mécanismes de fonctionnalisation du noyau benzénique, la réactivité des composés aromatiques substitués (règles de Holleman) ainsi que d’autres mécanismes impliquant les systèmes aromatiques.

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Il s’agit de décrire les concepts nécessaires pour comprendre la formation de la liaison chimique entre les atomes. Les outils pour construire les orbitales moléculaires de manière quantitative (calcul des énergies et de la fonction d’onde) seront décrits et appliqués à l’étude de molécules simples avec notamment l’introduction de la méthode dite « de fragmentation » de manière à poser les bases pour l’étude de systèmes plus complexes en troisième année.

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Cet enseignement a pour but de compléter l'approche de la chimie organique choisie en L2, mixant mécanismes et types de groupes fonctionnels. L'objectif est ici d'approfondir les concepts évoqués en L2 et d'étendre les connaissances à la réactivité des composés carbonylés et des dérivés carboxyliques. Les mécanismes d'addition nucléophile (AN) et d'addition suivie d'élimination (AN/E) seront en particulier étudiés, ainsi que les transformations rédox des composés carbonylés et carboxyliques. La synthèse de molécules simples sera abordée sous un angle stratégique, et il sera fait référence aux connaissances associées en spectroscopie (CHI503).

Programme détaillé :  

• Stéréochimie statique approfondie : rappels, centres stéréogènes autres que le carbone, chiralité axiale, notions de prochiralité ; analyse conformationnelle (formalisme d’Eliel), en particulier dans les systèmes cycliques

• Compléments de chimie organique 

* Notions de pKa, théorie HSAB

* Profils énergétiques réactionnels, sélectivité

* Substitutions radicalaires : système allylique, stabilité des radicaux

* SN/E : régio- et stéréosélectivité, stéréospécificité ; cas des mécanismes SN’, SNi, de l’assistance anchimérique, réactivité des systèmes cycliques.            

                                                                                                                          
• Dérivés carbonylés (aldéhydes et cétones) :
* Préparation des dérivés carbonylés ;
* Réactivité des dérivés carbonylés dont :
- Additions nucléophiles en 1,2 (types, géométrie et stéréochimie). Cas de l’addition conjuguée (1,4) sur les dérivés alpha,beta-insaturés ;
- Additions de réactifs organométalliques simples et d’ylures (réaction de Wittig et apparentées) ;
- Réductions et oxydations des dérivés carbonylés ;
- Formation d’énols et d’énolates (aldolisations et réactions apparentées seront traitées au S6) ;
- Applications (sucres).

• Acides carboxyliques et leurs dérivés :
* Préparation des acides carboxyliques et de leurs dérivés ;
* Réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés :
- Mécanisme d’addition élimination ;
- Nucléophilie de l'oxygène (carboxylates) ;
- Réductions ;
- Applications (acides aminés, couplage peptidique).

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Introduction sur les métaux, les ligands, définition de la complexation, aspects structuraux.

Approches du champ cristallin et du champ des ligands.

Interprétation des transitions électroniques. Diagrammes d’Orgel et de Tanabé-Sugano.

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Cours Magistraux :

 Introduction, Spectroscopie d’absorbance

• Rappels sur les mesures physiques et les paramètres qui les caractérisent (précision, exactitude, sensibilité, ...)
• Rappel des bases de la nature des radiations électromagnétiques, de la matière et des interactions entre radiations électromagnétiques et matière
• Spectroscopie d'absorbance UV/Vis - principes fondamentaux, caractéristiques des spectres, composition du spectrophotomètre, caractéristiques spectrales des macromolécules
• Spectroscopie de dichroïsme circulaire

 RMN en phase liquide

• Rappel des bases de la RMN (description simplifiée) : noyaux observables en RMN, origine du signal (exemple spin ½), aimantation macroscopique (origine, manipulation, notions de relaxation).
• Les paramètres mesurés en RMN : le déplacement chimique, le couplage scalaire (noyaux spin ½), l’intensité du signal (intégration, quantification), la largeur du signal (relaxation, échange…).
• Influence de l’abondance du noyau sur la visibilité des couplages scalaires dans un spectre (exemples couplages homonucléaires et hétéronucléaires).
• Influence de l’échange sur les observables du spectre.
• Effet NOE (relaxation croisée).
• RMN ¹³ Découplage ¹H. Comment enregistrer un spectre ¹³C quantitatif. Expériences DEPT. Exemples d’autres noyaux.
• Découverte de la RMN multidimensionnelle. Exemples des spectres RMN 2D (COSY, HSQC, HMBC, NOESY).

Spectrométrie de Masse

Principes généraux de la spectrométrie de masse, composition du spectromètre et les divers types d'instrument, caractéristiques des spectres et utilisation pour l'analyse des petites molécules organiques

Travaux Dirigés:

Les séances de Travaux Dirigés porteront sur la révision et l’approfondissement de la compréhension des notions présentées en cours.

•  Révisions et Spectroscopie d’absorbance. Révision des bases de la spectroscopie d'absorbance, utilisation pour des calculs de concentration

•  RMN ¹H et ¹³C. Révision des bases de la RMN, analyse des spectres, identification des composés, quantification (exercices d’application, analyse de résultats expérimentaux)

• Spectrométrie de Masse. Analyse de spectres de masse de petites molécules organiques

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L'objectif de cette UE est la compréhension des processus cellulaires au niveau moléculaire détaillé. Il s'agit notamment d'étudier par le détail les structures des protéines, des acides nucléiques ainsi que les relations structure-fonction, la formation des complexes et les réactions chimiques impliquées dans des processus suivants (1) La régulation de l’expression génétique eucaryote : la transcription, l'ARN non-codant, l’ARN enzymatique, le NMD, la biosynthèse des protéines, leur repliement et  dégradation. (2) Les modifications post-traductionnelles comme la glycosylation, le rôle de l'ubiquitine, la phosphorylation. (3) Les mécanismes de traduction des signaux. (4) Le métabolisme des lipides et stéroïdes. (5) Les principes de conversion d'énergie et (6) l'enzymologie générale. Les travaux dirigés complément les cours et approfondissent toutes les sujets traitées en cours.

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Il s'agit d'une UE principalement expérimentale dont l'objectif est la formation des étudiants aux techniques actuelles utilisées couramment dans les domaines de la biochimie, de la biologie moléculaire, de la biologie cellulaire et de l'immunologie. Les séances de TP se déroulent dans des conditions (matériel, durée d'expérimentation) comparables à l'activité en laboratoire de biologie. Elles sont précédées et suivies par des séances de TD visant à accompagner les étudiants dans l'appréhension des protocoles techniques, dans la mise en forme et l'analyse de résultats expérimentaux.

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Introduction à la mécanique quantique, étude de l'atome à un électron et et des orbitales atomiques.

Etude de la liaison chimique et des orbitales moléculaires. Méthode de Hückel et systèmes PI-conjugués.

Structure électronique des molécules complexes : notions de symétrie moléculaire, méthode des fragments, diagrammes de corrélation.

Introduction à la réactivité entre molécules : orbitales frontières, notions de nucléophile/électrophile, régiosélectivité. 

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• Aldolisations et réactions apparentées :
Préparation des énolates (choix de la base, influence du contre cation), préparation des énamines et éthers d’énols silylés. Réactivité des énols, énolates, énamines et éthers d’énols silylés : réactions d’alkylation et d’halogénation, réactions d’aldolisation et condensations aldoliques, composés à méthylène actif, réactions de Mannich et de Henry. Réactions d’acylation : condensation de Claisen, cyclisation de Dieckmann. Réactions d’addition conjuguée aux dérivés α,β-insaturés : réaction de Michael, annélation de Robinson.

• Chimie des composés aromatiques :
concept d’aromaticité (notions orbitalaires, règle de Hückel), substitutions électrophiles aromatiques (SEAr) et substitutions nucléophiles aromatiques (SNAr), oxydations et réductions de composés aromatiques.

• Cycloadditions 4+2, 2+2 et 1,3-dipolaires (notions orbitalaires).

• Revue des méthodes d’oxydation et de réduction.

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Programme :

Partie 1 : Capteurs à ions et gaz
Mesures des espèces physiologiques minérales, Notions d’électrochimie, Thermodynamique électrochimique (écriture d'une chaine électrochimique et de la différence de potentiel correspondante), Capteurs potentiométriques à ions (caractéristiques d'un capteur potentiométrique : sensibilité, sélectivité, limite de détection, …).

Partie 2 : Biocapteurs ampérométriques
Méthodes électroanalytiques : Ampérométrie (polarisation d'électrode, cinétique électrochimique), Application aux Biocapteurs ampérométriques catalytiques (enzymatiques) et d'affinité (Protéines, ADN, Cellules).

Partie 3 : Biopiles
Le modèle du vivant (la chaine respiratoire), Caractéristiques d’une biopile (puissance, voltage, …), Biopiles enzymatiques (principe et exemples), Biopiles microbiennes (principe et exemples), Photo-biopile (principe et exemples).

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Ce cours donnera aux étudiants une vue d'ensemble des méthodes biophysiques utilisées pour caractériser les propriétés structurales, les mécanismes réactionnels, les interactions et les changements de conformation des macromolécules biologiques. Son objectif principal sera que les étudiants comprennent les principes fondamentaux de ces approches, afin qu'ils puissent choisir la méthode la mieux adaptée pour résoudre un problème spécifique.

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Travaux Pratiques :

Les travaux pratiques de cette UE ont pour but de former les étudiants aux techniques couramment utilisées dans les domaines de la biochimie et de la biophysique. Les enseignements dispensés s’articulent autour d’une protéine fluorescente modèle, la Cerulean. A travers un enchainement de 3 séances, cette protéine sera purifiée, caractérisée biochimiquement mais aussi par spectroscopie (UV-visible et fluorescence), cristallisée et étudiée in-silico. Les étudiants se familiariseront à la manipulation de cristaux et ils pourront voir les rudiments d’une collecte de donnée sur un synchrotron grâce au support de la ligne de lumière française FIP localisée à l’ESRF. La structure tridimensionnelle de la Cerulean sera alors analysée et les résultats biochimiques et spectroscopiques seront interprétés à l’aune des observations effectuées sur le modèle PDB idoine. Une comparaison avec la GFP permettra d’ouvrir la réflexion sur les évolutions passées et mise en œuvre par génie génétique.

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Classification périodique, échelles d'électronégativité.

Evolution des propriétés.

Métaux s et p, halogènes, azote, soufre : propriétés chimiques et physiques.

Physico-chimie en solution aqueuse utilisant la représentation graphique des équilibres redox, acido-basiques, de complexation, de solubilité couplés ou non (en particulier diagrammes de Frost, de Pourbaix).

Rappels de thermochimie.

Travaux pratiques de chimie minérale et de chimie de coordination :
Analyse quantitative : dosages acido-basique, redox, gravimétrie. Analyse d'ions. Synthèse de complexes de coordination. Spectrophotométrie UV-visible des complexes. Diagramme e-pH.

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Cours Magistraux :

Le cours introduit les concepts fondamentaux nécessaires au calcul des performances et au dimensionnement des réacteurs chimiques homogènes isothermes.

I. Introduction : le réacteur dans l’unité de production

Généralités, Caractéristiques d’un réacteur chimique, Classification des réacteurs

II. Notions Fondamentales

Grandeurs descriptives d’une phase en évolution – Avancement vs Taux de conversion –
Coefficient d’expansion physique et chimique – Rappel de cinétique

III. Réacteurs Ideaux isotherme

Formalisme d’un bilan matière - réacteur fermé - réacteur semi-fermé - réacteur parfaitement agité continu en mode permanent et transitoire - réacteur piston.
Exercice fil rouge de Saponification pour RF, RPAC et RP

IV. Optimisation de la conversion

Comparaison réacteur fermé, réacteur parfaitement agité, réacteur piston – Introduction au nombre de Damkholer – Association de réacteurs en parallèle et en série (résolution
analytique, graphique et optimisation) - Association RPAC et RP - Réacteur RP à recyclage

V. Distribution des temps de séjour - Analyses de réacteurs réels

Définition de la DTS et des moments - Mise en place expérimentale - Application aux réacteurs idéaux - Exploitation d’une expérience de DTS

Travaux Dirigés :

Nature : Exercices d'application concernant :

TD1 : Généralités et Bilan matière pour un RF
TD2 : Les réacteurs idéaux continus (RPAC et RP)
TD3 : Couplage des réacteurs RPAC et RP

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Cours Magistraux

Chapitre 1. Filière de l’azote

INTRODUCTION - GENERALITES
• Définition et spécificités de la chimie industrielle
• Panorama de la chimie industrielle : entreprises leaders, orientations stratégiques, défis actuels
• Processus d’industrialisation : phases successives, schémas

FILIERE DE L’AZOTE
• Production de l’ammoniac
• Production du gaz de synthèse
• Etude thermodynamique de la réaction de formation de l’ammoniac à partir des corps simples
• Ligne de synthèse de l’ammoniac
• Catalyse hétérogène en chimie industrielle – généralités
• Propriétés de l’ammoniac et secteurs d’application
• Production de l’acide nitrique
• Ligne de synthèse de l’acide nitrique
• Production d’acide nitrique concentré
• Propriétés de l’acide nitrique et secteurs d’application
• Production de l’urée
• Procédé Stamicarbon
• Propriétés de l’urée et secteurs d’application
• Présentation de quelques entreprises du secteur

Chapitre 2. Elaboration de corps simples à partir de minerais ; diagrammes d’Ellingham

INTRODUCTION : DU MINERAI AU CORPS SIMPLE
• Ressources minérales non-énergétiques
• Du minerai au corps simple – généralités

DIAGRAMMES D’ELLINGHAM : DEFINITION ET OBJECTIFS
• Conventions de construction
• Grandeurs thermodynamiques utiles
• Allure générale
• Signe des pentes

EXPLOITATION D’UN DIAGRAMME
• Etude d’un couple
• Construction du diagramme
• Comparaison des stabilités des oxydes sous pression de dioxygène fixée
• Comparaison des pressions de corrosion des métaux à T fixée
• Comparaison de deux couples
• Construction du diagramme
• Application – critères de choix d’un réducteur

EXEMPLES DE REDUCTEURS : C ET CO

EXEMPLE D’ELABORATION D’UN CORPS SIMPLE : SILICIUM
• Matières premières
• Exploitation du diagramme d’Ellingham
• Stades de purification du silicium
• Filière Silicium

Chapitre 3. Pétrole et pétrolochimie

INTRODUCTION : Carbone et hydrocarbures ; sources d’énergie et de matières premières
• Ressources d’énergies et de matières premières
• Défis du XXIème siècle ; orientations possibles

RAFFINAGE DU PETROLE : Accès à des « bases pétrolières » (mélanges d’hydrocarbures) et produits
commercialisables (en particulier des carburants et des combustibles)
• Définition et objectifs du raffinage
• Classification des produits ; notion de filiation
• Cas des carburants
• Grands intermédiaires de première génération
• Opérations du raffinage
• Conditions de craquage : thermique, catalytique, hydrocraquage
• Mécanismes impliqués
• Opérations de reformage
• Reformage catalytique
• Structure, propriétés et applications des zéolithes

VAPOCRAQUAGE DU NAPHTA : Accès à des intermédiaires de première génération (corps purs) qui sont les matières premières de la « pétrolochimie »
• Traitement des coupes
• Débouchés

FILIATIONS : Accès à des intermédiaires de deuxième génération ; quelques exemples : cyclohexane,
-caprolactame, dichlorométhane, styrène, chlorure de vinyle, acide acétique
• Matières premières
• Schémas de procédés
• Secteurs d’application

Chapitre 4. Chimie organique fine (exemples)

PROCEDES CATALYSES ET SYNTHESE DE COMPOSES CHIRAUX NON RACEMIQUES–GENERALITES RESSOURCES NATURELLES DE COMPOSES CHIRAUX ENONTIOPURS EXEMPLES DE SYNTHESES BASEES SUR UNE ETAPE D’HYDROGENATION DE C=C

• Rappel : catalyseur de Wilkinson ; versions asymétriques de la réaction
• Stratégie d’accès à la L-DOPA
• Stratégie d’accès au Metolachlor

EXEMPLES DE SYNTHESES BASEES SUR UNE ETAPE DE METATHESE D’ALCENES
• Mécanisme de Chauvin
• Version asymétrique de la réaction de métathèse croisée
• Version asymétrique de la réaction de métathèse avec cyclisation
• Applications de la polymérisation par métathèse

Travaux Dirigés :

Nature : Exercices d'applications
Modalité : Travail préparatoire en autonomie sur les énoncés d’exercices distribués à l’avance, restitution orale en groupe en séance de TD, correction interactive en séance de TD

Travaux Pratiques :

Nature : Après attribution par les enseignants, chaque binôme ou trinôme d’étudiants traite un sujet parmi les trois suivants :
• Caractérisation de milieux poreux - Fluidisation d’un lit de particules ;
• Distribution des temps de séjour dans des réacteurs continus ;
• Cinétique de réaction en réacteur parfaitement agité fermé - Transposition à un cas industriel

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Cette UE s’intègre dans le dispositif national « Partenaires scientifiques pour la classe » dont l’objectif est d’épauler un enseignant d’école primaire (Professeur des Écoles, PE) dans la mise en place d’un enseignement des sciences fondé sur la démarche d’investigation. Pour cela, les étudiants (seuls ou en binômes, au choix) accompagnent un PE dans la conception de 5 à 7 séances de sciences puis participent à l’animation de celles-ci , en classe avec le PE.

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Statique des fluides.
Dynamique des fluides incompressibles et parfaits.
Dynamique des fluides réels.
Pertes de charge générales et singulières.
Mesures de pressions, vitesses et débits.
Calcul de pompe.

TP procédés :  Débits et pertes de charge ; Viscosité ; Comparaison de thermomètres ; Etalonnage de thermocouples.

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Découvrir les 3 types de transferts thermiques limités au régime stationnaire : Conduction, Rayonnement, Convection.
Généralités sur les cycles (description, diagrammes, …). Etude détaillée de certains cycles thermodynamiques.

TP procédés :  Pompes à chaleur ; Cycle de Stirling ; Conduction ; Rayonnement

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Mesures :

Évaluation d'une chaîne de mesure depuis le capteur jusqu'à l'interprétation des données.

Instrumentation.

Grandeurs fondamentales et  systèmes d’unité.

Calculs d'incertitudes.

Lois statistiques et échantillonnage.

Etude de cas concrets adaptés au monde industriel et aux laboratoires d'analyses.

Communication : Apprendre à contrôler et à maîtrise sa communication pour :

- réaliser des courriers de qualités (prospection d’entreprise)
- écrire un CV intéressant et attrayant
- réaliser des dossiers structurés et bien écrits
- élaborer des présentations Powerpoint
- savoir mettre en valeur à l'oral, tout ce qui a été fait à l'écrit.

Relations Entreprises / Environnement Industriel :

Généralités sur l'environnement et la pollution.

L'entreprise et l'environnement.

L'entreprise et l'hygiène-sécurité.

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Programme :

Cinétique chimique : loi de vitesse, ordre de réaction (ordre partiel, ordre global), loi d’Arrhénius, méthodes de détermination des ordres de réaction (méthode intégrale, temps de demi-réaction, vitesse initiale, dégénérescence de l'ordre.

Equilibres, réactions consécutives, en parallèle, compétition.

Thermochimie : Systèmes physico-chimiques, fonctions d'état (énergie interne, enthalpie, entropie, enthalpie libre). Utiliser les fonctions d’état de manière appropriée (les 3 principes de la thermodynamique). Potentiel chimique et activité d'un constituant. Corps pur et changement d'état physique, équilibre liquide-vapeur (lois de Raoult et de Henry).

Les équilibres chimiques (déplacement d’équilibre, influence de P et T).

Les équilibres chimiques en solution aqueuse.

Thermochimie appliquée à  l'oxydo-réduction : Les équilibres rédox, potentiel d'électrode, pile, fem, loi de Nernst.

Travaux pratiques :

Etude d'une cinétique de réaction, Calorimétrie, Pile-Electrolyseur.

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Étude de fonction d'une variable.

Développements limités de fonctions d’une variable et interprétation graphique.

Fonctions de plusieurs variables : points critiques,  gradient, Laplacien.

Introduction aux fonctions vectorielles et opérateurs différentiels : divergence, rotationnel.

Intégrales : signification et applications physiques.

Equations différentielles : résolution de différentes équations du premier ordre, du deuxième ordre à coefficients constants ; interprétation d’une équation différentielle.

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Automatisme :

1-Introduction à l’automatisme.
2-Logique combinatoire. Algèbre de Boole
3-Automatismes séquentiels. Conception et lecture de Grafcets

Schéma TI :  Représentation symbolique des procédés industriels (circulation des fluides/Instrumentation)

Régulation :  Introduction aux premières notions de régulation. Faire le lien avec différents procédés.

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Régulation :
Introduction  à  la  régulation  :  boucle  ouverte,  boucle  fermée,  consigne,  perturbation.
Dynamique des systèmes, Fonction de transfert
Performances d’un système régulé : stabilité, précision rapidité.

Travaux pratiques :
Acquisition de connaissances en Génie des procédés liés aux écoulements (Perte de charges), Réacteurs (suivi cinétique, fluidisation, mise en place d'une distribution des temps de séjour, hydrodynamique) et régulation (régulation de niveau).

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Cours :

Introduction à l'analyse chimique : généralité, déroulement d'une analyse, les erreurs dans les analyses chimiques, qualité et analyse chimique.

Méthodes spectroscopiques : Rappel / Principe, spectroscopie d’absorption et d’émission atomique, spectroscopie d’absorption moléculaire UV-Visible, spectroscopie infra-rouge, spectroscopie de fluorescence.

Méthodes chromatographiques : généralités, aspects théoriques, chromatographie en phase gazeuse (CPG), chromatographie liquide (HPLC), chromatographie en phase superfluide (SFC).

Travaux Pratiques :

Chromatographie sur colonne (CCM/adsorption/échange d'ions) ; HPLC ; CPG ; spectroscopies UV-Vis, IR et émission de flamme ; Analyses chimiques volumétriques.

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Economie :  Approche de l'économie globale (vocabulaire, concepts, méthodes...).

Compréhension du fonctionnement d'une entreprise (son environnement, ses fonctions...).

Outils informatiques :  Excel et Macros.

Bureau d’études :  Dessin et Conception Assistés par Ordinateur (Autocad).

Bibliothèque. Eléments standards. Réseaux.

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