Consolidation du niveau B2 (indépendant) et progression vers le niveau C1 (expérimenté); entraînement au debating, à candidater à des stages ou des masters sélectifs, certification.

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ANGLAIS / ENGLISH

Consolidation du niveau B2 (indépendant) et progression vers le niveau C1 (expérimenté); entraînement au debating, à candidater à des stages ou des masters sélectifs, certification.

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Cet enseignement apporte les bases théoriques de mécanique quantique sur lesquelles repose la spectroscopie atomique. Afin de comprendre l’origine et la probabilité des transitions électroniques et vibratoires, le cours introduit la description quantique de l'atome et détaille les termes spectroscopiques. La règle d’or de Fermi et les règles de sélection sont présentées. Le couplage spin-orbite est étudié comme interaction capable de modifier les niveaux d’énergie et influençant les spectres. Enfin, la notion de moment cinétique quantique est détaillée.

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Après une introduction générale du lien entre structure cristalline et propriétés au travers d'exemples issus de la sciences des matériaux, de la physique, de l'archéométrie, des sciences de la Terre, ce cours aborde la structure des matériaux cristallisés. Les grandes notions de la cristallographie sont abordées : maille, motif, réseaux de Bravais, groupes ponctuels, groupes d'espace, projection stéréographique. La diffraction des rayons X est enfin présentée avec quelques exemples d'applications. Les TPs permettent de manipuler des logiciels de cristallographie afin de mieux appréhender la structure du cristal parfait et la diffraction sur poudre. Dans un second temps, ce cours aborde les diagrammes de phase binaires solide-liquide et ternaires, s'appuyant sur des exemples issus par exemple de la métallurgie ou de la verrerie. Les défauts (chimiques et physiques) sont étudiés pour comprendre leur impact sur les propriétés macroscopiques des matériaux (conductivité, élasticité). La théorie des bandes est décrite, afin d'étudier les propriétés optiques et électroniques des solides.

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Le but de ce cours sera d'introduire des notions fondamentales de chimie théorique, permettant le calcul de propriétés d'édifices chimiques, telle que leur structure électronique. En particulier, la théorie des groupes sera abordée, avec des éléments d'opération et de symétrie moléculaire, de représentation et de décomposition. L'application de cette théorie des groupes sera faite dans le cadre de la recherche d'orbitales moléculaires (OM) de complexes et de construction de diagramme d'OM. Enfin, le modèle sera poussé jusqu'à l'utilisation des OM frontières, comme facteur de raisonnement sur la stabilité et la réactivité de composés chimiques.

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Ce cours vise à introduire l'analyse chimique et cherche à rendre les étudiant.e.s capables de caractériser, qualitativement ou quantitativement, un (mélange de) composé(s) inconnu(s). Il les conduira à connaitre différentes méthodes de préparation d'échantillons. L'évaluation d'une technique, l'interprétation des résultats et leur critique sera développée par la formulation de notions statistiques importantes. Différentes techniques spectroscopiques seront étudiées, théoriquement et expérimentalement, afin de développer le catalogue de base des techniques d'analyse des étudiant.e.s. Enfin, différents champs d'application seront passés en revue. Les TP sont l'occasion de mettre en pratique des méthodes d'analyse vues en cours et de s'exercer aux statistiques et aux calculs d'incertitude afin de pouvoir critiquer des résultats expérimentaux.

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Les concepts clés nécessaires à la synthèse en chimie organique sont au coeur de cet enseignement. Est abordée en premier la notion de sélectivité des réactions, en relation avec la maximisation du rendement. Diverses stratégies de synthèse sont ensuite étudiées, incluant la protection/ déprotection de groupes fonctionnels. La réaction de Diels-Alder est présentée comme exemple clé de cycloaddition et la rétro-synthèse comme outil d'identification de stratégie de synthèse. Enfin, le cours couvre la synthèse de polymères organiques (polymérisation en chaîne et par étapes), mettant en lien structure et propriétés. Les travaux pratiques sont l'occasion d'aborder des nouvelles techniques de purification comme la distillation ou le Soxhlet et également d'aborder la problématique des choix de synthèse dans le cadre d'une chimie durable.

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Ce cours explore les fondements théoriques de diverses techniques spectroscopiques. La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est étudiée et appliquée à la détermination structurale de composés organiques. Les spectroscopies infrarouge (IR), Raman et micro-ondes illustrent l’analyse des transitions vibrationnelles et rotationnelles des molécules diatomiques et polyatomiques. Dans le cadre des transitions électroniques, les phénomènes de fluorescence et quenching sont explorés. Enfin le diagramme de Tanabé-Sugano est introduit afin d'aider à l'interpréation des spectres expérimentaux UV-visible de complexes chimiques. Les TP porteront sur l'analyse de molécules triatomiques simples par spectroscopies RMN et IR et sur l'étude d'un composé fluorescence et d'un ion.

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Ce cours propose un focus sur les macromolécules biologiques et synthétiques. Après une introduction aux molécules conjuguées (méthode de Hückel; signatures spectroscopiques), il aborde ensuite les polymères dans leur ensemble, notamment l’étude de leur structure, leur réticulation et leur caractérisation. Puis l’étude de biomolécules fondamentales (protéines, ADN, enzymes) illustrera les notions abordées, au travers de molécules du quotidien. Le cours introduit également en complément les cristaux liquides et les nanostructures moléculaires. Enfin, le métamorphisme moléculaire exemplifiera les transformations structurales sous conditions extrêmes. Les travaux pratiques sont l'occasion de pratiquer des exemples de synthèse macromoléculaires, et d'expérimenter des matériaux polymériques bio-inspirés ou bio-sourcés.

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Ce cours propose une introduction complète aux techniques chromatographiques utilisées en chimie analytique pour séparer et identifier des composés. Les principes fondamentaux sont abordés : séparation, temps de rétention, facteurs d’efficacité, de résolution. Les principales techniques sont étudiées en détail : chromatographie en phase gazeuse (GC), en phase liquide haute performance (HPLC) et chromatographie ionique. Le cours traite également des systèmes de détection associés : spectrométrie de masse, détection UV-Visible, fluorescence, ionisation de flamme et capture d’électrons. Les techniques chromatographiques de CPG et HPLC seront expérimentées, afin de caractériser des échantillons du quotidien. Une attention particulière est portée à la quantification de molécules et à l’optimisation des conditions analytiques.

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Ce cours explore la chimie de coordination à travers l’étude des structures des complexes (nomenclature, géométries, stéréochimie/isomérie), la thermodynamique de leur formation et la représentation de leur prédominance par diagrammes E–pL. Une introduction à la théorie du champ cristallin permettra de comprendre certaines propriétés des complexes, telle que leur magnétisme. Un volet de chimie organométallique abordera l’utilisation des réactifs organométalliques, ainsi que le rôle des métaux de transition en catalyse homogène. Les activités expérimentales portent sur la synthèse de complexes et l'étude de leurs propriétés optiques et de leurs stoechiométries.

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Ce cours prépare à la compréhension des transformations moléculaires en synthèse organique, en commençant par la nomenclature et l’identification des principales fonctions organiques. Il sera complété par l'étude de différentes réactions de substitution (radicalaire, nucléophile, électrophile) et d’addition (nucléophile, électrophile, hétérogène), appliquées à divers composés chimiques. L’enseignement met l’accent sur les mécanismes réactionnels, les facteurs électroniques et stériques influençant la réactivité des alcènes, alcynes, monovalents, divalents et aromatiques. Les activités expérimentales prolongent ce qui a été fait en deuxième année et ont pour objectif de former les étudiants à être autonome sur les techniques de synthèse et de caractérisation en chimie organique.

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Cet enseignement vise à étudier la relation entre transformations chimiques et passage de courant électrique. Il abordera en premier lieu les notions liées à la thermodynamique et à la conduction des solutions d'électrolytes. La théorie de Debye-Huckel, qui explique le comportement des électrolytes en solution, et la relation de Butler-Volmer, pour comprendre les phénomènes de transfert de charge, seront explicités et les régimes limités et mixtes étudiés. Ces connaissances seront contextualisées à travers des applications de titrage et de corrosion à des domaines variés. Enfin, le cours et les activités expérimentales aborderont les régimes stationnaire et non stationnaire, notamment l'utilisation d'électrode à disque tournant et d'ultramicroélectrode ainsi qu'un introduction à la voltampérométrie cyclique.

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On présente une méthodologie systématique pour intégrer les équations de Navier-Stokes établies précédemment afin de calculer des écoulements simples dans différentes configurations géométriques. La théorie de différents types de viscosimètres est établie par ce biais. On apprend à mener une analyse dimensionnelle (théorème Pi) et à tenir compte des lois de similitude. On établit le théorème d'Euler permettant le calcul de la force exercée par un écoulement de fluide parfait sur une paroi. On introduit des notions sur les écoulements compressibles de gaz idéaux et sur les ondes de choc normales. On établit les relations d'Hugoniot et de Saint-Venant pour calculer l’écoulement 1D de gaz idéal en tuyère de Laval. La partie expérimentale introduit à la rhéologie des fluides par des mesures de viscosité de liquides avec des viscosimètres capillaire et de Couette et met en pratique le calcul de la force de pression exercée par un jet liquide sur des éléments de turbine hydraulique (augets plan et hémisphérique).

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L’objectif de ce cours est d'introduire les outils mathématiques (analyse tensorielle, transformation d’intégrales multiples) et les représentations du mouvement d’un milieu continu (cinématique ; points de vue Lagrangien et Eulérien) et d'établir les équations de bilan de masse et de quantité de mouvement pour un tel milieu, solides ou fluides, à partir du théorème de Liebnitz-Reynolds. On construit la loi rhéologique des fluides visqueux Newtoniens et on établit les équations de Navier-Stokes. Après avoir introduit les conditions aux limites usuelles pour les écoulements de ces fluides, on intègre les équations de Navier-Stokes pour calculer les champs de vitesse et de contraintes dans un écoulement de Poiseuille.

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L’objectif est d’introduire la physique et la modélisation de base des 3 modes de transfert de chaleur (conduction, convection, rayonnement) et d’apprendre à intégrer l'équation de conduction 1D stationnaire et instationnaire et de présenter et faire utiliser les modélisations simplifiées de la conduction (analogie électrique, modèle d'ailette, bloc isotherme) pour traiter des problèmes thermiques simples. On introduit les lois de Fourier, de Newton et de Stefan-Boltzmann. On établit l’équation de conduction et l’équation des ailettes et on présente les conditions aux limites thermiques de 1ère, 2ème et 3ème espèce. On établit les différentes formes des résistances thermiques et on les utilise pour faire le bilan thermique d’un appartement. La partie pratique porte sur l'identification de propriétés thermophysiques de barres métalliques par conduction et la mise en œuvre de la méthode de l’analogie électrique pour des problèmes d’ailettes. Ces TP sont l’occasion de revenir sur le calcul des incertitudes.

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Cet enseignement en option de mineure physique poursuit l’étude de l’électromagnétisme en se concentrant sur la propagation des ondes électromagnétiques dans le vide et leur interaction avec des conducteurs. Il introduit le modèle de l’onde plane progressive transversale sinusoïdale, permettant de caractériser la structure spatiale et temporelle des champs électriques et magnétiques associés. Les phénomènes liés à la rencontre avec un conducteur parfait sont analysés, notamment l’effet de peau, la réflexion et la formation d’ondes stationnaires. L’énergie électromagnétique et le vecteur de Poynting sont présentés pour relier la propagation des ondes aux transferts d’énergie. Les cours magistraux fournissent le cadre conceptuel et mathématique, tandis que les TD permettent de développer les compétences de calcul, de représentation et d’interprétation des champs et des énergies.

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Cet enseignement construit une vision unifiée des ondes mécaniques dans solides et fluides. Il part de l’équation d’onde issue des bilans masse–quantité de mouvement et des lois constitutives élastiques. Il distingue ondes longitudinales et transversales, établit les vitesses de propagation et l’impédance caractéristique, puis traite les solutions canoniques: ondes planes et sphériques. Les ondes sinusoïdales servent à définir vecteur d’onde, vitesses de phase et de groupe et diagrammes de dispersion. La propagation sur corde infinie introduit dispersion et aspects énergétiques. La corde finie met en évidence réflexion, transmission, ondes stationnaires et modes de résonance. En acoustique linéaire visqueuse, on déduit vitesse du son, l’atténuation et impédance. L’incidence oblique est étudiée via les conditions aux limites: lois de Snell-Descartes, formules de Fresnel et interférences de couches. Le rayonnement acoustique conclut avec sources monopolaire et dipolaire, la notion de champ proche/lointain, et la directivité

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Cet enseignement, également ouvert en option de mineure physique, introduit les bases mathématiques et physiques nécessaires à la formulation complète des équations de Maxwell et est nécessaire pour suivre convenablement l'étude de la propagation des ondes électromagnétiques. Il débute par un rappel des prérequis mathématiques, en particulier les systèmes de coordonnées, les opérateurs vectoriels et les théorèmes de Stokes et d’Ostrogradski. Elle développe ensuite la formulation locale des champs et potentiels électrostatiques et magnétostatiques, ainsi que l’équation de Poisson. Il aborde ensuite les champs et potentiels électromagnétiques en régime variable, le phénomène d’induction électromagnétique et l’écriture complète des équations de Maxwell. Les cours magistraux introduisent les concepts et les outils mathématiques, tandis que les TD sont consacrés à la mise en œuvre des méthodes de résolution et à l’entraînement aux calculs vectoriels.

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Ce cours a pour objectif d'initiatier les étudiants à l'utilisation d'un logiciel de calcul scientifique pour résoudre des problèmes scientifiques simples par différentes méthodes numériques.

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Ce cours a pour objectif de permettre aux étudiants de manipuler les suites et séries afin de les appliquer à l'étude des phénomène physico-chimiques et des les initier aux transformées de Fourier.

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Lors de ce projet disciplinaire, les étudiants sont amenés à réinvestir les connaissances et les compétences qu'ils ont acquis tout au long de leur licence pour répondre à une problématique expérimentale de leur choix en lien avec leur domaine disciplinaire de spécialité. Le but de ce projet est d'amener les étudiants à travailler en équipe en étant encadrés par un enseignant spécialiste de la problématique choisie.

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Ce cours vise quatre objectifs principaux : (i) transmettre quelques connaissances de base sur les urgences environnementales (ii) illustrer les débats et les controverses scientifiques et politiques autour des manières d’agir sur des cas spécifiques (iii) questionner le rôle et les apports de la recherche scientifique, (iv) aborder le rôle et le positionnement des chercheurs et chercheuses en les questionnant à travers différents principes de la pratique scientifique : (im)partialité et objectivité, neutralité et engagement, rigueur, pluridisciplinarité.. L’enjeu est d’exercer les étudiant.es à approfondir ou à questionner leurs connaissances, à trouver des points de repère dans les débats, à formuler des argumentations et à confronter des points de vue.

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