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Colles en « mode concours G2E »

Durant les semaines 1 à 4, un·e étudiant·e de chaque groupe passe en « mode concours G2E » :

• 20 minutes pour préparer, sur table, une question de cours (8 pts) et un exercice (12 pts), une partie porte sur la Physique et l’autre sur la Chimie ;
• 20 minutes pour leur présentation au tableau.
• Une autre question de cours, un autre exercice ou des questions supplémentaires sur l’exercice posé complètent ensuite l’interrogation.

Semaine n° 2 : du 25 au 29 septembre 2023

Programme définitif

Thermodynamique
Révisions de première année

• gaz parfait et phase condensée indilatable et incompressible, énergie interne et capacité thermique à volume constant
• changements d’état du corps pur : diagrammes (P,T) et (P,v)
• premier principe, travail, différents modes de transfert thermique, enthalpie et capacité thermique à pression constante
• machines thermiques : principe, rendement, efficacité (inégalité de Clausius admise)
• premier principe pour un fluide en écoulement en régime stationnaire, utilisation de diagramme (P,h)

Deuxième principe (cours)

• insuffisances du premier principe et nécessité d’un principe d’évolution
• fonction entropie : lien avec l’information connue sur un système, expression de Boltzmann (non exigible), énoncé statistique du second principe, énoncé avec l’axiome de bilan
• utilisations : transformation cyclique, transformation adiabatique, identités thermodynamiques (non exigibles), exemple d’évolution vers les équilibres thermique et mécanique
• bilans entropiques : refroidissement d’un solide, contact thermique entre deux corps, changement d’état d’un corps pur
• cas du gaz parfait : expressions de ΔS (non exigibles), transformation monotherme ou adiabatique, détente de Joule - Gay-Lussac, entropie de mélange
  les expressions de ΔS doivent être fournies ; les lois de Laplace ne sont pas exigibles

Systèmes de composition variable : enthalpie libre et potentiel chimique (cours)

• enthalpie libre : création d’entropie au cours d’une transformation isotherme et isobare, définition de G, utilisation de G, identité thermodynamique associée
• potentiel chimique du corps pur : corps pur diphasé et définition du potentiel chimique (variable conjuguée de la quantité de matière), identités thermodynamiques, potentiel chimique et enthalpie libre molaire

Chimie organique
Révisions de première année

• spectroscopies UV-visible, IR, RMN-¹H
• représentation spatiale des molécules ; conformations (composés non cycliques) ; configurations
• groupes caractéristiques, types de réactions, sélectivités, nucléophilie, électrophilie,
• addition électrophile sur une liaison C=C : HX, eau
• substitution nucléophile sur un halogénoalcane
• addition nucléophile sur un carbonyle : cyanure, RMgX (ainsi que sur CO₂), hydrure
• addition nucléophile suivie d’élimination : acylation d’un alcool ou d’une amine, saponification d’un ester, action d’un RMgX ou d’un hydrure sur un ester

Activation électrophile (cours et exercices)

• groupe carbonyle : réactivité, hydratation, acétalisation, principe du montage de Dean-Stark
• conformations chaises des cycles à 6 sommets, hémiacétalisation et mutarotation du glucose
• groupe carboxyle : réactivité, synthèse de Fischer d’un ester, hydrolyse acide d’un ester et d’un amide, hydratation acide d’un nitrile

Substitutions nucléophiles avec des alcools (cours et exercices)

• caractéristiques des alcools : propriétés acido-basiques, électrophilie, nucléophilie
• activation de l’aptitude nucléofuge : réaction avec HX par S_N1 ou S_N2, formation d’un ester sulfonique, choix d’une méthode
• activation du caractère nucléophile : synthèse d’étheroxyde de Williamson

β-éliminations (cours)

• principe : bilan et sélectivités envisageables
• mécanisme E1 en milieu acide : déshydratation des alcools, diastéréosélectivité
• mécanisme E2 en milieu basique : réaction des halogénoalcanes ou des esters sulfoniques, diastéréosélectivité et diastéréospécificité
• compétitions : régiosélectivité et règle de Zaitsev, compétition S_N/E
  les notions de contrôle cinétique / contrôle thermodynamique seront vues plus tard

Semaine n° 3 : du 2 au 6 octobre 2023

Programme définitif

Thermodynamique
Deuxième principe (cours et exercices)

• insuffisances du premier principe et nécessité d’un principe d’évolution
• fonction entropie : lien avec l’information connue sur un système, expression de Boltzmann (non exigible), énoncé statistique du second principe, énoncé avec l’axiome de bilan
• utilisations : transformation cyclique, transformation adiabatique, identités thermodynamiques (non exigibles), exemple d’évolution vers les équilibres thermique et mécanique
• bilans entropiques : refroidissement d’un solide, contact thermique entre deux corps, changement d’état d’un corps pur
• cas du gaz parfait : expressions de ΔS (non exigibles), transformation monotherme ou adiabatique, détente de Joule - Gay-Lussac, entropie de mélange
  les expressions de ΔS doivent être fournies ; les lois de Laplace ne sont pas exigibles

Systèmes de composition variable : enthalpie libre et potentiel chimique (cours)

• enthalpie libre : création d’entropie au cours d’une transformation isotherme et isobare, définition de G, utilisation de G, identité thermodynamique associée
• potentiel chimique du corps pur : corps pur diphasé et définition du potentiel chimique (variable conjuguée de la quantité de matière), identités thermodynamiques, potentiel chimique et enthalpie libre molaire, évolution spontanée du système (cas du changement d’état), propriétés du potentiel chimique (expression différentielle, influences de la température et de la pression), expressions du potentiel chimique d’un corps pur (gaz parfait et phase condensée)
• potentiel chimique d’un constituant dans un mélange : définition, identité d’Euler (admise), identité thermodynamique, influences de la température et de la pression, expressions (admises) pour le gaz parfait (mélange idéal), en phase condensée en convention mélange (idéal), en phase condensée en convention solution (idéale) et notion d’activité

Chimie organique
Activation électrophile (cours et exercices)

• groupe carbonyle : réactivité, hydratation, acétalisation, principe du montage de Dean-Stark
• conformations chaises des cycles à 6 sommets, hémiacétalisation et mutarotation du glucose
• groupe carboxyle : réactivité, synthèse de Fischer d’un ester, hydrolyse acide d’un ester et d’un amide, hydratation acide d’un nitrile

Substitutions nucléophiles avec des alcools (cours et exercices)

• caractéristiques des alcools : propriétés acido-basiques, électrophilie, nucléophilie
• activation de l’aptitude nucléofuge : réaction avec HX par S_N1 ou S_N2, formation d’un ester sulfonique, choix d’une méthode
• activation du caractère nucléophile : synthèse d’étheroxyde de Williamson

β-éliminations (cours et exercices)

• principe : bilan et sélectivités envisageables
• mécanisme E1 en milieu acide : déshydratation des alcools, diastéréosélectivité
• mécanisme E2 en milieu basique : réaction des halogénoalcanes ou des esters sulfoniques, diastéréosélectivité et diastéréospécificité
• compétitions : régiosélectivité et règle de Zaitsev, compétition S_N/E
  les notions de contrôle cinétique / contrôle thermodynamique seront vues plus tard

Solutions aqueuses
Réactions acido-basiques (révisions de première année)

• diagrammes de prédominance, détermination du pH d’une solution, titrages acido-basiques

Semaine n° 4 : du 9 au 13 octobre 2023

Programme prévisionnel

Thermodynamique
Deuxième principe (cours et exercices)

• insuffisances du premier principe et nécessité d’un principe d’évolution
• fonction entropie : lien avec l’information connue sur un système, expression de Boltzmann (non exigible), énoncé statistique du second principe, énoncé avec l’axiome de bilan
• utilisations : transformation cyclique, transformation adiabatique, identités thermodynamiques (non exigibles), exemple d’évolution vers les équilibres thermique et mécanique
• bilans entropiques : refroidissement d’un solide, contact thermique entre deux corps, changement d’état d’un corps pur
• cas du gaz parfait : expressions de ΔS (non exigibles), transformation monotherme ou adiabatique, détente de Joule - Gay-Lussac, entropie de mélange
  les expressions de ΔS doivent être fournies ; les lois de Laplace ne sont pas exigibles

Systèmes de composition variable : enthalpie libre et potentiel chimique (cours et exercices)

• enthalpie libre : création d’entropie au cours d’une transformation isotherme et isobare, définition de G, utilisation de G, identité thermodynamique associée
• potentiel chimique du corps pur : corps pur diphasé et définition du potentiel chimique (variable conjuguée de la quantité de matière), identités thermodynamiques, potentiel chimique et enthalpie libre molaire, évolution spontanée du système (cas du changement d’état), propriétés du potentiel chimique (expression différentielle, influences de la température et de la pression), expressions du potentiel chimique d’un corps pur (gaz parfait et phase condensée)
• potentiel chimique d’un constituant dans un mélange : définition, identité d’Euler (admise), identité thermodynamique, influences de la température et de la pression, expressions (admises) pour le gaz parfait (mélange idéal), en phase condensée en convention mélange (idéal), en phase condensée en convention solution (idéale) et notion d’activité
• osmose : principe et relation de van’t Hoff (non exigible)

Mécanique
Cinématique et dynamique du point (révisions de première année)

• référentiel, position, vitesse et accélération, coordonnées cartésiennes
• lois de Newton, forces de pesanteur, frottement fluide, frottement solide, rappel élastique
• mouvements dans le champ de pesanteur, oscillations libres non amorties

Chimie organique
Activation électrophile (cours et exercices)

• groupe carbonyle : réactivité, hydratation, acétalisation, principe du montage de Dean-Stark
• conformations chaises des cycles à 6 sommets, hémiacétalisation et mutarotation du glucose
• groupe carboxyle : réactivité, synthèse de Fischer d’un ester, hydrolyse acide d’un ester et d’un amide, hydratation acide d’un nitrile

Substitutions nucléophiles avec des alcools (cours et exercices)

• caractéristiques des alcools : propriétés acido-basiques, électrophilie, nucléophilie
• activation de l’aptitude nucléofuge : réaction avec HX par S_N1 ou S_N2, formation d’un ester sulfonique, choix d’une méthode
• activation du caractère nucléophile : synthèse d’étheroxyde de Williamson

β-éliminations (cours et exercices)

• principe : bilan et sélectivités envisageables
• mécanisme E1 en milieu acide : déshydratation des alcools, diastéréosélectivité
• mécanisme E2 en milieu basique : réaction des halogénoalcanes ou des esters sulfoniques, diastéréosélectivité et diastéréospécificité
• compétitions : régiosélectivité et règle de Zaitsev, compétition S_N/E
  les notions de contrôle cinétique / contrôle thermodynamique seront vues plus tard

Solutions aqueuses
Réactions acido-basiques (révisions de première année)

• diagrammes de prédominance, détermination du pH d’une solution, titrages acido-basiques

Réactions de complexation - décomplexation (cours)

• définition, bases de nomenclature, géométrie octaédrique, description de la liaison métal - ligand par recouvrement d’OA (principe uniquement : sans aucun développement), exemple de l’hémoglobine
• complexe de stœchiométrie 1:1 : équilibre de complexation, constantes de formation et de dissociation, échelle de logβ pour un ligand donné, domaines de prédominance des espèces, calcul de concentrations à l’équilibre

Devoir surveillé le samedi 14 octobre

• Thermodynamique, mécanique
• Chimie organique, solutions aqueuses

Colles en « mode concours Agro »

Durant les semaines 5 à 22, un·e étudiant·e de chaque groupe passe en « mode concours Agro » :

• 30 minutes (à peine) pour préparer, sur table, un sujet ouvert introduit par une « question simple », en Physique ou en Chimie ;
• 30 minutes environ pour la présentation et la discussion au tableau.

Semaine n° 5 : du 16 au 20 octobre 2023

Programme prévisionnel

Thermodynamique
Systèmes de composition variable : enthalpie libre et potentiel chimique (cours et exercices)

• enthalpie libre : création d’entropie au cours d’une transformation isotherme et isobare, définition de G, utilisation de G, identité thermodynamique associée
• potentiel chimique du corps pur : corps pur diphasé et définition du potentiel chimique (variable conjuguée de la quantité de matière), identités thermodynamiques, potentiel chimique et enthalpie libre molaire, évolution spontanée du système (cas du changement d’état), propriétés du potentiel chimique (expression différentielle, influences de la température et de la pression), expressions du potentiel chimique d’un corps pur (gaz parfait et phase condensée)
• potentiel chimique d’un constituant dans un mélange : définition, identité d’Euler (admise), identité thermodynamique, influences de la température et de la pression, expressions (admises) pour le gaz parfait (mélange idéal), en phase condensée en convention mélange (idéal), en phase condensée en convention solution (idéale) et notion d’activité
• osmose : principe et relation de van’t Hoff (non exigible)

Mécanique
Cinématique et dynamique du point (révisions de première année)

• référentiel, position, vitesse et accélération, coordonnées cartésiennes
• lois de Newton, forces de pesanteur, frottement fluide, frottement solide, rappel élastique
• mouvements dans le champ de pesanteur, oscillations libres non amorties

Travail et énergie cinétique (cours)

• travail élémentaire et travail intégral d’une force, exemples de la pesanteur et du frottement solide, puissance
• énergie cinétique : définition, théorèmes de la puissance cinétique et de la variation d’énergie cinétique
• exemples : chute libre, rappel élastique, mouvement avec frottement solide

Solutions aqueuses
Réactions acido-basiques (révisions de première année)

• diagrammes de prédominance, détermination du pH d’une solution, titrages acido-basiques

Réactions de complexation - décomplexation (cours)

• définition, bases de nomenclature, géométrie octaédrique, description de la liaison métal - ligand par recouvrement d’OA (principe uniquement : sans aucun développement), exemple de l’hémoglobine
• complexe de stœchiométrie 1:1 : équilibre de complexation, constantes de formation et de dissociation, échelle de logβ pour un ligand donné, domaines de prédominance des espèces, calcul de concentrations à l’équilibre
• complexes successifs et équilibre global : constante globale β_n, domaines de prédominance, concentrations à l’équilibre
• stabilité des complexes : compétition entre ions pour un même ligand, compétition entre ligands pour un même ion, effet chélate, effet du pH (propriétés acides des aquacomplexes et propriétés basiques des ligands)

Bonnes vacances !

À suivre…

• Énergies potentielle et mécanique, oscillations mécaniques libres amorties puis forcées
• Titrages complexométriques ; grandeurs de réaction

Arrêt provisoire des colles : reprise après les écrits !

Oraux blancs du 22 mai au 14 juin 2024

Voir le planning avec les colleurs extérieurs (Spé bio 1 et 2) et le planning avec N. Sard (Spé bio 2)