Plan de cours - session d'automne 2002

• donner la définition des termes: numéro atomique, fonction d'onde, orbitale atomique, orbitale moléculaire, configuration électronique, couche de valence, état fondamental, état excité, énergie d'ionisation, électronégativité, polarité de liaison, moment dipolaire;
• décrire l'effet photo-électrique et expliquer comment il prouve que l'énergie d'une onde électromagnétique est quantifiée;
• décrire ce qu'est le spectre de raies d'un atome et expliquer comment il prouve que l'énergie d'un atome est quantifiée;
• décrire les observations expérimentales qui mettent en évidence la dualité onde-corpuscule de la matière;
• décrire la signification de la relation de De Broglie;
• décrire le modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène;
• énoncer les résultats du modèle de la particule dans une boite et les utiliser dans la résolution de problèmes
• décrire le modèle ondulatoire de l'atome;
• décrire les règles de remplissage des orbitales atomiques et leur conséquences sur la construction du tableau de la classification périodique des éléments
• établir la correspondance entre la configuration électronique d'un élément et sa place dans le tableau de la classification périodique des éléments;
• représenter la configuration électronique d'un atome ou d'un ion;
• décrire et expliquer l'évolution de l'énergie d'ionisation et de la taille d'un atome en fonction de sa position dans le tableau de la classification périodique;
• énoncer le principe de la méthode de combinaison linéaire des orbitales atomiques (LCAO);
• décrire les modes de recouvrement des orbitales atomiques;
• décrire la densité électronique associée aux orbitales atomiques s et p, et aux orbitales moléculaires et ;
• Décrire la différence de densité électronique et d'énergie entre l'orbitale liante et l'orbitale anti-liante qui résultent de la combinaison linéaire de deux orbitales atomiques;
• déterminer la configuration électronique de molécules diatomiques, à l'aide de leur diagramme d'énergies orbitalaires;
• classer des molécules par ordre de moment dipolaire;
• calculer le moment dipolaire d'une molécule, à partir des moments dipolaires de liaison;
• calculer le moment dipolaire et la polarisabilité d'une molécule, à partir de mesures de constante diélectrique;
• décrire les forces intermoléculaires et leur rôle dans la condensation des gaz en liquides et solides.

1. Rappels
   
   1. Méthode scientifique: observations expérimentales - théories et modèles
   2. Grandeurs mesurables - Dimensions et unités
   3. Rappels de mécanique classique
   4. Rappels d'électrostatique
   5. Rappels d'électromagnétisme
   6. Ondes périodiques
   7. Ondes électromagnétiques
   8. Premiers modèles de l'atome
2. Atome d'hydrogène: modèle classique
   1. Effet photo-électrique
   2. Spectre de raies - Rayonnement du corps noir
   3. Modèle de Bohr
3. Atome d'hydrogène: modèle ondulatoire
   1. Propriétés ondulatoires de l'électron
   2. Mécanique ondulatoire - Équation de Schrödinger
4. Atomes polyélectroniques
   1. Organisation électroniques des atomes
   2. Périodicité des propriétés des éléments
5. Liaison chimique
   1. Modèle de Lewis - Modèle VSEPR
   2. Modèle ondulatoire
      • Combinaison linéaire des orbitales atomiques (LCAO)
      • Molécules diatomiques homo nucléaires - Ordre de liaison, énergie et longueur de liaison
      • Molécules diatomiques hétéronucléaires - le cas de HF
      • Molécules complexes - Hybridation
      • Polarité de liaison - Caractère ionique - Moment dipolaire
6. Propriétés électriques des molécules
   1. Condensateur plan - Constante diélectrique
   2. Effet d'un champ électrique sur une molécule isolée - Dipôle permanent - Dipôle induit
   3. Effet d'un champ électrique sur un gaz, un liquide ou une solution - Équation de Debye
   4. Effet du champ électrique d'une onde électromagnétique - Indice de réfraction
   5. Forces intermoléculaires

• P. W. Atkins, Physical Chemistry, 1ière édition, W. H. Freeman, 1978 (QD 453.2 A874) et Solution manual for physical chemistry (QD 453.2 A8741);
• P. W. Atkins, Chimie physique (traduction de la 6e éd. anglaise), 2000 (QD 453.2 A874 2000 F)
• R. Chang, Physical Chemistry for the Chemical and biological Sciences, 3ième édition, 2000 (QD 453.2 C456 2000)
• P. W. Atkins, Physical Chemistry, 5th ed., W. H. Freeman, 1994 (QD 453.2 A874 1994)
• J. P. Bromberg, Physical Chemistry et Solution Manual, Allyn&Bacon, 1984 (QD 453.2 B868)
• I. Tinoco Jr., K. Sauer et J. C. Wang, Physical Chemistry - Principles and Applications in Biological Sciences, 2nd ed., Prentice-Hall, 1985 (QH 345 T591)
• P. W. Atkins, Chimie Physique (français), Vuibert, 1983 (QD453.2 A874 1983)
• G. M. Barrow, Chimie Physique, tomes 1 et 2 (français), Masson, 1976 (QD453.2 B278)
• Robert G. Mortimer, Mathematics for Physical Chemistry, 1981 (QD455.3 M888).
• James R. Barrante, Applied mathematics for Physical Chemistry, 1974 (QD455.3 M426 B268).
• Raymond A. Serway, Physique (3 volumes) I Mécanique; II Électricité et magnétisme; III Optique et physique moderne, 1996 (QC 23 S492).