UE1LM10 Chimie générale

Les finalités de l'UE

Cette UE s’inscrit dans le domaine de la chimie générale et fait régulièrement appel aux concepts vus dans les UE 1LM02 et 1LM04. Elle a pour objectif de fournir les bases nécessaires à la compréhension théorique des divers types de réactions chimiques ainsi qu'à leur mise en oeuvre pratique au laboratoire dans le cadre de dosage. Les connaissances et les pratiques acquises dans cette UE permettront à l'étudiant d'aborder les activités d’apprentissage de Chimie Clinique, de Biochimie et de Chimie analytique qui suivront dans le cursus. 

Les contenus de l'UE

Cette UE est abordée selon deux axes complémentaires : un cours théorique et des séances de laboratoires.

Concernant le cours théorique, celui-ci commence par un rappel général de la notion d'équilibre chimique vue dans l'UE 1LM02. Ce chapitre est ensuite approfondi en étudiant, qualitativement et quantitativement, l'effet que peut avoir différents paramètres comme les concentrations ou la température sur un équilibre. Les différents types d'équilibres sont alors abordés séparément dans 3 chapitres distincts selon le type de réaction considérée :

• Le chapitre "Réactions acide-base" définit dans un premier temps les différentes espèces acido-basique (acide, base, ampholyte...) et leur force respective, permettant in fine de prédire une réaction éventuelle entre différents composés. La notion de pH est alors abordée ainsi que son calcul pour différentes solutions (cas simple où l'autoprotolyse de l'eau est négligée). Ces concepts sont alors rassemblés et utilisés dans le cas particulier des titrages où titrant et titré sont monofonctionnels.
• Le chapitre "Réactions de précipitation" décrit les équilibres de solubilité relatifs à la dissolution de composés peu solubles. Une fois la solubilité de ses composés définie, son calcul est effectué en fonction des conditions du milieu (effet d'ion commun, effet du pH).
• Le chapitre "Réaction rédox" rappelle les notions d'oxydant, réducteur, oxydation... vues dans l'UE 1LM02. Est ensuite abordé le pouvoir oxydant (potentiel de réduction) d'un couple rédox afin de pouvoir prédire les réactions rédox en solution ou décrire le fonctionnement d'une pile.

Les séances de laboratoires mettent en pratique les réactions acide-base et rédox à des fins de dosage par titrage (dosage de l'acide acétique dans le vinaigre, détermination du nombre de volume de l'eau oxygénée, ...). Ces laboratoires permettent d'approfondir les gestes pratiques (pesées, dilutions, ...) ainsi que certaines notions comme le calcul d'erreur, la justesse, ... abordés dans l'UE 1LM4. Ils permettent également d'introduire de nouveaux concepts comme la notion de substance étalon, le concept d'étalonnage, la détection pH-métrique ou colorimétrique du terme, le choix d'indicateur coloré en fonction de sa zone de viage... 

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

Au terme de cette UE, l'étudiant devrait être capable :

• de définir avec ses mots les différentes notions abordées au cours ou au laboratoire (acide, oxydant, solubilité, effet d'ion commun, titrant, point d'équivalence...)
• d'énnoncer et expliquer les différent.es lois/principes abordé.e.s au cours (Le Chatelier, dilution d'Ostwald, règle du "gamma"...)
• d'identifier le caractère acidobasique, insoluble, oxydant ou réductuer de n'importe quel.le composé/solution
• de définir le pH et de démontrer les formules simplifiées permettant de le calculer
• de calculer le pH de diverses solutions simples en tenant compte des conditions d'applicabilité des formules simplifiées
• de construire ou interpréter des courbes de titrage pour des espèces monofonctionnelles ainsi que l'évolution des espèces acidobasiques en solution
• de choisir un indicateur adéquat pour réaliser un titrage acido-basique en justifiant son choix
• de déterminer la solubilité d'un composé dans l'eau ainsi que dans différentes conditions de milieu
• de calculer le potentiel d'un couple rédox dans des conditions non-standards
• d'expliquer l'effet qu'à le pH sur le potentiel d'un couple rédox
• de savoir dessiner et annoter une pile ainsi que d'en expliquer le fonctionnement
• de prédire, qualitativement et quantitativement, le sens d'une réaction acidobasique, de précipitation ou rédox, entre deux composés
• de calculer une constante d'équilibre pour une réaction acidobasique, une réaction de précipitation ou une réaction rédox
• d'effectuer des calculs d'équilibre (calcul de composition, pourcentage de dissociation, déplacement, rendement...) en général, mais également dans le cas particulier des réactions acidobasiques, de précipitation ou rédox
• de maîtriser les gestes techniques de laboratoire (pesée, prélèvement, dilution, titrage, étalonnage d'un pH-mètre...)
• de choisir le matériel adéquat 
• de proposer et justifer un mode opératoire dans le cadre d'un titrage
• de déteminer rigoureusement le terme d'un titrage pH-métrique
• de traiter les données relatives à un dosage
• de déterminer l'erreur expérimentale totale engendrée lors d'un titrage
• de tenir correctement un cahier de laboratoire
• de rédiger, en bonne et due forme, un rapport complet 
• de discuter et argumenter des résulats expérimentaux afin de développer son sens crititque
• d'utiliser correctement les différents outils/matériel (Excell, calculatrice, memento...)

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Le cours théorique consiste en un exposé oral accompagné d’un support PowerPoint afin d'illustrer au mieux les notions théoriques abordées. A cette fin, de petites expériences peuvent également être réalisées par l'enseignant.

Des exercices sont également résolus dans un premier temps par l'enseignant au tableau, et les étudiants s'exercent ensuite en semi-autonomie en classe, avant d'en faire la correction. 

De petits tests formatifs en ligne ponctuent parfois ces cours afin de permettre aux étudiants de se situer par rapport à leur compréhension de la matière.

Les travaux pratiques permettent de mettre en application certaines réactions abordées au cours théorique. 

En début de séance, l'enseignant peut organiser un test préliminaire écrit portant sur le contenu de la manipulation du jour ainsi que sur la nomenclature usuelle de chimie générale.

Après le test préliminaire éventuel, l'enseignant expose les concepts théoriques et pratiques nécessaires à la préparation et la réalisation de la manipulation.

Les étudiants réalisent ensuite la manipulation en binôme en consignant chacun les données dans leur cahier de laboratoire.

L'enseignant accompagne les étudiants pour la consignation, le traitement et l'analyse des résultats expérimentaux ainsi que la présentation de ceux-ci dans un rapport scientifique.

En outre, certaines séances font l'objet d'un test pratique au cours duquel les étudiants réalisent la manipulation en autonomie ; ils sont évalués sur la qualité de leur travail.

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

Dans cette UE :

• Les concepts théoriques abordés au cours sont nombreux et complexes. Il est donc conseillé de réaliser des résumés au fur et à mesure des séances ; y travailler régulièrement est une stratégie de réussite car un cours fait généralement appel à des notions vues un peu avant, dès lors considérées comme acquises.
• La participation active en classe à la résolution d'exercices est nécessaire à la maîtrise de la matière. La réalisation des exercices non-faits en classe est évidement un plus. 
• Les travaux pratiques sont réalisés en binôme mais les évaluations se font de manière individuelle. Il est donc important de bien s’organiser avec son partenaire lors de ces séances mais aussi pour la rédaction des rapports de laboratoire afin que la répartition des tâches soit équilibrée. CHAQUE étudiant doit cependant :
  • Préparer pro-activement les séances de laboratoire.
  • Participer activement aux séances de laboratoire.
  • Assurer le suivi de qualité des séances de laboratoire (et d’exercices éventuelles).

Examen

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'une épreuve intégrée. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés, avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Interrogation dispensatoire sur les équilibres

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un questionnaire. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Tests préliminaires de laboratoire

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'un questionnaire. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par validation mixte : automatique et par un.e enseignant.e.

Rapports de laboratoire

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est individuelle et en équipe. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours ouvert. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Tests pratiques de laboratoire

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'une participation. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une réalisation par mise en pratique. Elle se déroule à cours ouvert. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Evaluation pratique

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'une participation. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une réalisation par mise en pratique. Elle se déroule à cours ouvert. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.