Programmes Physique-Chimie SpéBio2

mercredi 16 septembre 2020
par  Nicolas Sard

Un doute sur le programme officiel ? Les liens pour le consulter sont sur cette page !

« Programme définitif » permet d’obtenir le programme de la semaine en pdf.


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 et un exercice (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° 1 : du 14 au 18 septembre 2020

Programme définitif

Thermodynamique
Premier et second principes appliqués aux phases condensées (révisions de première année)
bilans énergétiques et entropiques, identité thermodynamique, calorimétrie, machines thermiques

Travail des forces pressantes (cours et exercices)

  • pression et définition de la force pressante
  • travail de la force pressante extérieure : expression générale, cas d’une transformation infiniment lente, expressions pour des transformations particulières (isochore, monobare, isobare, isotherme de gaz parfait)
  • représentation graphique dans les coordonnées de Clapeyron

Premier et second principes appliqués aux phases compressibles (cours)

  • variation d’énergie interne du fluide : caractère divariant du système, expression du premier principe avec travail des forces pressantes, bilan pour une transformation isochore, identité thermodynamique complète, température et pression thermodynamiques
  • fonction enthalpie : bilan énergétique pour une transformation isobare, définition et propriétés de l’enthalpie, identité thermodynamique, application au changement d’état du corps pur (chaleur latente de changement d’état, bilan entropique, rappel sur le théorème des moments)
  • lois de Joule : énoncés, détente de Joule - Gay-Lussac, cas du gaz parfait
  • capacités thermiques : définitions de Cv et Cp, phases condensées, gaz, relation de Mayer du gaz parfait

Chimie organique
Structure des molécules organiques, acido-basicité et oxydo-réduction, mécanismes réactionnels (révisions de première année)

  • représentation spatiale des molécules ; conformations ; configurations
  • exemples d’acides et bases, formation d’un alcoolate, chaîne d’oxydation des alcools
  • dihydroxylation des alcènes (syn ou anti), clivage oxydant des alcènes
  • réduction d’un composé carbonylé, dihydrogénation d’un alcène
  • additions électrophiles sur les alcènes : HX, eau, bromation par le N-bromosuccinimide
  • substitutions nucléophiles et éliminations sur les halogénoalcanes et les alcools
  • additions nucléophiles sur les carbonyles : acétalisation

Réactions d’addition - élimination (cours)

  • présentation des fonctions trivalentes : acides carboxyliques et composés dérivés, structures, réactivité (propriétés acido-basiques des acides carboxyliques, électrophilie du carbone fonctionnel et classement de la réactivité pour les différents composés, caractère oxydant)
  • synthèse des esters : réaction directe entre un acide et un alcool (résultats expérimentaux, mécanisme de Fischer), activation de l’acide (chlorure d’acyle ou anhydride d’acide), transestérification, synthèse des esters méthyliques avec le diazométhane
  • synthèse des amides : réaction directe entre acide et amine (mécanisme), activation de l’acide, liaison peptidique
  • hydrolyse des dérivés d’acide : saponification des esters (mécanisme), hydrolyse des amides et hydratation des nitriles en milieu acide (mécanismes)

Devoir surveillé le 19 septembre

  • Thermodynamique (jusqu’au programme ci-dessus, exercices inclus)
  • Chimie organique (jusqu’au programme ci-dessus, exercices inclus)

Semaine n° 2 : du 21 au 25 septembre 2020

Programme définitif

Thermodynamique
Premier et second principes appliqués aux phases condensées (révisions de première année)
bilans énergétiques et entropiques, identité thermodynamique, calorimétrie, machines thermiques

Travail des forces pressantes (cours et exercices)

  • pression et définition de la force pressante
  • travail de la force pressante extérieure : expression générale, cas d’une transformation infiniment lente, expressions pour des transformations particulières (isochore, monobare, isobare, isotherme de gaz parfait)
  • représentation graphique dans les coordonnées de Clapeyron

Premier et second principes appliqués aux phases compressibles (cours et exercices simples)

  • variation d’énergie interne du fluide : caractère divariant du système, expression du premier principe avec travail des forces pressantes, bilan pour une transformation isochore, identité thermodynamique complète, température et pression thermodynamiques
  • fonction enthalpie : bilan énergétique pour une transformation isobare, définition et propriétés de l’enthalpie, identité thermodynamique, application au changement d’état du corps pur (chaleur latente de changement d’état, bilan entropique, rappel sur le théorème des moments)
  • lois de Joule : énoncés, détente de Joule - Gay-Lussac, cas du gaz parfait
  • capacités thermiques : définitions de Cv et Cp, phases condensées, gaz, relation de Mayer du gaz parfait
  • transformations d’un gaz parfait : bilans énergétique et entropique pour les transformations particulières (isochore, isobare, isotherme, monobare et monotherme), transformation adiabatique réversible et lois de Laplace

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

  • notion de potentiel thermodynamique : cas d’un système mécanique conservatif, évolution d’un système thermodynamique, cas d’un système isolé
  • enthalpie libre : étude d’une transformation isotherme et isobare, définition de G, utilisation de G

Chimie organique
Structure des molécules organiques, acido-basicité et oxydo-réduction, mécanismes réactionnels (révisions de première année)

  • représentation spatiale des molécules ; conformations ; configurations
  • exemples d’acides et bases, formation d’un alcoolate, chaîne d’oxydation des alcools
  • dihydroxylation des alcènes (syn ou anti), clivage oxydant des alcènes
  • réduction d’un composé carbonylé, dihydrogénation d’un alcène
  • additions électrophiles sur les alcènes : HX, eau, bromation par le N-bromosuccinimide
  • substitutions nucléophiles et éliminations sur les halogénoalcanes et les alcools
  • additions nucléophiles sur les carbonyles : acétalisation

Réactions d’addition - élimination (cours et exercices)

  • présentation des fonctions trivalentes : acides carboxyliques et composés dérivés, structures, réactivité (propriétés acido-basiques des acides carboxyliques, électrophilie du carbone fonctionnel et classement de la réactivité pour les différents composés, caractère oxydant)
  • synthèse des esters : réaction directe entre un acide et un alcool (résultats expérimentaux, mécanisme de Fischer), activation de l’acide (chlorure d’acyle ou anhydride d’acide), transestérification, synthèse des esters méthyliques avec le diazométhane
  • synthèse des amides : réaction directe entre acide et amine (mécanisme), activation de l’acide, liaison peptidique
  • hydrolyse des dérivés d’acide : saponification des esters (mécanisme), hydrolyse des amides et hydratation des nitriles en milieu acide (mécanismes)

Création de liaisons C-C à partir d’un halogénoalcane (cours)

  • importance de la création de liaisons C-C, réactivité d’un halogénoalcane, réaction avec le cyanure
  • présentation des RMgX : composés organométalliques, préparation, structure et rôle du solvant, réactivité
  • propriétés basiques : force de la base, réactions sur un composé protique et sur un alcyne vrai
  • substitutions nucléophiles : sur un halogénoalacane (Wurtz), sur un époxyde (régiosélectivité et stéréosélectivité)

Semaine n° 3 : du 28 septembre au 2 octobre 2020

Programme prévisionnel

Thermodynamique
Premier et second principes appliqués aux phases compressibles (cours et exercices)

  • variation d’énergie interne du fluide : caractère divariant du système, expression du premier principe avec travail des forces pressantes, bilan pour une transformation isochore, identité thermodynamique complète, température et pression thermodynamiques
  • fonction enthalpie : bilan énergétique pour une transformation isobare, définition et propriétés de l’enthalpie, identité thermodynamique, application au changement d’état du corps pur (chaleur latente de changement d’état, bilan entropique, rappel sur le théorème des moments)
  • lois de Joule : énoncés, détente de Joule - Gay-Lussac, cas du gaz parfait
  • capacités thermiques : définitions de Cv et Cp, phases condensées, gaz, relation de Mayer du gaz parfait
  • transformations d’un gaz parfait : bilans énergétique et entropique pour les transformations particulières (isochore, isobare, isotherme, monobare et monotherme), transformation adiabatique réversible et lois de Laplace

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

  • notion de potentiel thermodynamique : cas d’un système mécanique conservatif, évolution d’un système thermodynamique, cas d’un système isolé
  • enthalpie libre : étude d’une transformation isotherme et isobare, définition de G, utilisation de G, identité thermodynamique associée, relation de Gibbs - Helmholtz, gaz parfait et justification de la deuxième loi de Joule
  • 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), influences de la température et de la pression, expressions (admises) pour le gaz parfait (mélange idéal), en phase condensée en convention mélange, en phase condensée en convention solution et notion d’activité

Chimie organique
Réactions d’addition - élimination (cours et exercices)

  • présentation des fonctions trivalentes : acides carboxyliques et composés dérivés, structures, réactivité (propriétés acido-basiques des acides carboxyliques, électrophilie du carbone fonctionnel et classement de la réactivité pour les différents composés, caractère oxydant)
  • synthèse des esters : réaction directe entre un acide et un alcool (résultats expérimentaux, mécanisme de Fischer), activation de l’acide (chlorure d’acyle ou anhydride d’acide), transestérification, synthèse des esters méthyliques avec le diazométhane
  • synthèse des amides : réaction directe entre acide et amine (mécanisme), activation de l’acide, liaison peptidique
  • hydrolyse des dérivés d’acide : saponification des esters (mécanisme), hydrolyse des amides et hydratation des nitriles en milieu acide (mécanismes)

Création de liaisons C-C à partir d’un halogénoalcane (cours et exercices)

  • importance de la création de liaisons C-C, réactivité d’un halogénoalcane, réaction avec le cyanure
  • présentation des RMgX : composés organométalliques, préparation, structure et rôle du solvant, réactivité
  • propriétés basiques : force de la base, réactions sur un composé protique et sur un alcyne vrai
  • substitutions nucléophiles : sur un halogénoalacane (Wurtz), sur un époxyde (régiosélectivité et stéréosélectivité)
  • additions nucléophiles : sur un carbonyle, sur un carboxyle (ester), sur CO2

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 5 au 9 octobre 2020

Programme prévisionnel

Thermodynamique
Premier et second principes appliqués aux phases compressibles (cours et exercices)

  • variation d’énergie interne du fluide : caractère divariant du système, expression du premier principe avec travail des forces pressantes, bilan pour une transformation isochore, identité thermodynamique complète, température et pression thermodynamiques
  • fonction enthalpie : bilan énergétique pour une transformation isobare, définition et propriétés de l’enthalpie, identité thermodynamique, application au changement d’état du corps pur (chaleur latente de changement d’état, bilan entropique, rappel sur le théorème des moments)
  • lois de Joule : énoncés, détente de Joule - Gay-Lussac, cas du gaz parfait
  • capacités thermiques : définitions de Cv et Cp, phases condensées, gaz, relation de Mayer du gaz parfait
  • transformations d’un gaz parfait : bilans énergétique et entropique pour les transformations particulières (isochore, isobare, isotherme, monobare et monotherme), transformation adiabatique réversible et lois de Laplace

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

  • notion de potentiel thermodynamique : cas d’un système mécanique conservatif, évolution d’un système thermodynamique, cas d’un système isolé
  • enthalpie libre : étude d’une transformation isotherme et isobare, définition de G, utilisation de G, identité thermodynamique associée, relation de Gibbs - Helmholtz, gaz parfait et justification de la deuxième loi de Joule
  • 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), influences de la température et de la pression, expressions (admises) pour le gaz parfait (mélange idéal), en phase condensée en convention mélange, en phase condensée en convention solution et notion d’activité

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

Potentiel d’un champ de forces - Oscillateurs (cours et révisions de première année)

  • force et énergie potentielle : travail d’une force, force dérivant d’une énergie potentielle (gradient), exemples des forces newtoniennes et du rappel élastique
  • champ et potentiel : champs newtoniens et potentiels (électrostatique, gravitationnel), champ de pesanteur
  • énergie mécanique (rappels) : théorème de la variation d’énergie mécanique, système conservatif
  • oscillateur mécanique non amorti : pendule élastique (horizontal ou vertical, équation du mouvement, étude énergétique), pendule simple (équation différentielle, approximation harmonique)

Chimie organique
Réactions d’addition - élimination (cours et exercices)

Création de liaisons C-C à partir d’un halogénoalcane (cours et exercices)

  • importance de la création de liaisons C-C, réactivité d’un halogénoalcane, réaction avec le cyanure
  • présentation des RMgX : composés organométalliques, préparation, structure et rôle du solvant, réactivité
  • propriétés basiques : force de la base, réactions sur un composé protique et sur un alcyne vrai
  • substitutions nucléophiles : sur un halogénoalacane (Wurtz), sur un époxyde (régiosélectivité et stéréosélectivité)
  • additions nucléophiles : sur un carbonyle, sur un carboxyle (ester), sur CO2

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

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

Réactions de complexation (cours)

  • définition, nomenclature
  • complexe de stœchiométrie 1:1 : équilibre de complexation, constantes de formation et de dissociation, échelle de pKd pour un ligand donné, domaines de prédominance des espèces, calcul de concentrations à l’équilibre

A suivre…

  • Oscillations mécaniques amorties puis forcées ; oscillations électriques libres puis forcées
  • Réactions de complexation (équilibres, réactions compétitives et titrages) ; thermodynamique chimique

Colles en « mode concours Agro »

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

  • 15 minutes (à peine) pour préparer, sur table, un sujet « argumentation et échange », en Physique ou en Chimie
  • 30 minutes environ pour la présentation et la discussion au tableau
  • Une question sur un autre sujet peut compléter l’interrogation.

Arrêt provisoire des colles : reprise après les écrits !


Oraux blancs du 25 mai au 11 juin 2021

Chaque étudiant passe un oral selon le choix exprimé :

  • en Physique ou en Chimie
  • selon les modalités de la banque choisie

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Documents joints

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