| Libellé du cours : | Chimie et analyse des solutions |
|---|---|
| Département d'enseignement : | CMA / Chimie et Matière |
| Responsable d'enseignement : | Madame CAROLINE PIROVANO |
| Langue d'enseignement : | |
| Ects potentiels : | 0.0 |
| Grille des résultats : | Grade de A à F |
| Code et libellé (hp) : | ENSCL_CI_M5_2_1 - Chimie & Ana. sol. |
Equipe pédagogique
Enseignants : Madame CAROLINE PIROVANO / Madame ANNE-SOPHIE MAMEDE / Madame CATHERINE RENARD / Madame FABIENNE SAMYN / Madame MIRELLA VIRGINIE
Intervenants extérieurs (entreprise, recherche, enseignement secondaire) : divers enseignants vacataires
Résumé
Cours/TD électrochimie et méthodes électrochimiques Cet enseignement aborde les principes fondamentaux de l’électrochimie en solution aqueuse et présente les principales méthodes d’analyse électrochimiques. En cours, après quelques rappels thermodynamiques, les notions fondamentales seront abordées : principe de la production de réactions électrochimiques, processus faradique et non faradique, les montages en électrochimie et les différents types d’électrode. Puis les phénomènes et principes théoriques nécessaires à la compréhension des cinétiques électrochimiques seront étudiés : transport de matière, transfert de charge, relation de Butler-Volmer. L’intérêt des caractéristiques courant-potentiel, courbes i=f(E), sera illustré en s’appuyant sur l’interprétation de différentes applications industrielles ou analytiques. Enfin, différentes méthodes d’analyses électrochimiques seront présentées : potentiométrie, ampérométrie et voltampérométrie (hydrodynamique, impulsionnelle, voltamétrie cyclique). En TD, nous reviendrons sur les calculs d’équilibre en solution aqueuse pendant quelques séances (réactions acide/base, complexation, précipitation, oxydoréduction), les notions relatives à ces calculs étant supposées acquises, avant de travailler sur des exercices d’application sur l’électrochimie et les méthodes électrochimiques. TP chimie analytique en solution : Les travaux pratiques de chimie analytique en solution abordent l’étude de diverses espèces inorganiques via différentes méthodes analytiques (potentiométrie, voltampérométrie, chromatographie ionique, spectrométrie d’émission atomique, dosages complexométriques, etc.). Ils se répartissent en 7 séances de 4h : - Dosage du calcium et de la concentration totale en calcium/magnésium d’échantillons d’eaux minérales (étude inter-laboratoires) ; - Les titrages acide-base par pHmétrie et/ou conductimétrie (deux séances : partie expérimentale, partie simulation) ; - Le dosage d’anions (halogénures) par potentiométrie et chromatographie ionique ; - Dosage d’un mélange d’ions NH4+, NO3-, Cl- ; - Analyses voltampérométriques ; - Étude d’un sol contaminé par spectrométrie d’émission atomique.
Objectifs pédagogiques
Cours/TD électrochimie et méthodes électrochimiques A l’issue de cet enseignement les apprenants sont capables de : - Faire des calculs d’équilibres en solution aqueuses ; - Tracer et interpréter des courbes intensité-potentiel en tenant compte de l’effet du milieu chimique (pH, complexation, précipitation) ; - Savoir sélectionner les électrodes appropriées à un dosage ; - Identifier la méthode électro-analytique appropriée à une problématique ; - Comprendre les aspects fondamentaux de l’électrochimie et appréhender les différents phénomènes mis en jeu à une interface électrochimique. Cette maîtrise des caractéristiques théoriques générales des processus électrochimiques doit leur permettre d’approfondir par la suite des sujets tels que la protection contre la corrosion, le stockage et la conversion de l’énergie, l’électrosynthèse inorganique ou organique, etc. TP chimie analytique en solution : A l’issue de ce cycle de manipulation, les apprenants sont capables : - D’appliquer les bonnes pratiques de laboratoire (BPL) : respect des règles d’hygiène et de sécurité ; tenue d’un cahier de laboratoire et gestion des déchets chimiques ; - D’organiser et répartir le travail au sein d’un groupe ; - De mettre en œuvre et valider des protocoles pour des techniques d’analytiques ; - D’exploiter et interpréter des résultats d’analyse ; - D’estimer l’incertitude sur un résultat expérimental ; - De rédiger un compte-rendu expérimental avec une analyse critique des résultats.
Objectifs de développement durable
Modalités de contrôle de connaissance
Contrôle Continu
Commentaires: Cours/TD électrochimie et méthodes électrochimiques
L’évaluation se fait en deux temps :
- 1 épreuve intermédiaire écrite de 1h (coefficient 1,5)
- 1 examen final écrit de 1h30 (coefficient 2)
TP chimie analytique en solution
Une note finale résultant de la moyenne des notes de chacune des 7 séances de TP. Pour Chaque TP, la note peut résulter des points suivants :
- Comportement en salle (implication, respect des BPL, …) ;
- Réponses aux questions en début de séance sur la préparation du TP ;
- Les résultats expérimentaux le cas échéants ;
- L’évaluation de la restitution de TP (compte-rendu, rapport, feuille de résultats, etc.).
Ressources en ligne
Cours/TD électrochimie et méthodes électrochimiques Ressources disponibles sur Moodle : - Un cours de rappel sur les équilibres en solutions (pour autoformation si besoin de remise à niveau) - Polycopiés contenant l’essentiel du cours - Énoncés des TD et des corrections d’exercice - Quiz d’entrainement - Énoncés et corrections de sujet d’annales Références conseillées pour aller plus loin : - Électrochimie analytique et réactions en solution, B. Trémillon, tome 1 & 2, Éd. Masson (1993) - Électrochimie, des concepts aux applications, F. Miomandre, S. Sadki, P. Audebert, R. Méallet-Renault, Sciences Sup, Dunod (2005) - Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, 2nd edition, Éd. Wiley (2001)
Pédagogie
Cours/TD électrochimie et méthodes électrochimiques 16 h de cours et 20 h de TD d’applications en 1/3 de promo. - Exercices d’application à faire en autonomie et en travaux dirigés ; - Mise à disposition (Moodle) de corrigés d’exercices de TD, de quiz d’entrainement et d’annales corrigées d’examens. TP chimie analytique en solution : 7 séances de TP de 4h par groupes de 4 ou 5 étudiants. - Mise à disposition du polycopié de chaque TP (en ligne sur Moodle et un ou deux exemplaires imprimés en salle) ; - Possibilité de mise à disposition (Moodle) de documents supports complémentaires ; - Capsules vidéo Bonnes pratiques de laboratoire (Moodle).
Séquencement / modalités d'apprentissage
| Nombre d'heures en CM (Cours Magistraux) : | 16 |
|---|---|
| Nombre d'heures en TD (Travaux Dirigés) : | 20 |
| Nombre d'heures en TP (Travaux Pratiques) : | 28 |
| Nombre d'heures en Séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures en Demi-séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en TEA (Travail En Autonomie) : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en TNE (Travail Non Encadré) : | 0 |
| Nombre d'heures en CB (Contrôle Bloqué) : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en PER (Travail PERsonnel) : | 0 |
| Nombre d'heures en Heures Projets : | 0 |
Pré-requis
Cours/TD électrochimie et méthodes électrochimiques Avant le début de ce cours, les apprenants doivent maîtriser les connaissances de base en thermodynamique et en chimie des solutions (réactions acide/base, complexes, précipités et oxydoréduction) acquises en classe préparatoire, BUT ou licence. TP chimie analytique en solution : - Chimie générale : bases acquises en classe préparatoire, BUT ou licence ; - Connaissances acquises en Métrologie, calculs d'incertitudes (ENSCL_2425_CI_C5_4_2) ; - Connaître les mesures de sécurité au laboratoire ; - Visionnage des capsules vidéo « Bonnes pratiques de laboratoire » ; - Validation du quiz « Sécurité et bonne pratique au laboratoire » (Moodle) .