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Master 1ère année

Organisation de la formation

La première année du Master Chimie propose :

L’étudiant doit acquérir 60 crédits (ECTS) au cours de l’année (soit 30 par semestre).

  • 9 unités d’enseignements (UE) disciplinaires dans tous les domaines importants de la chimie et de la physico-chimie dont :

  - 1 UE obligatoire : Techniques d’analyses chimiques  

  - 4 UE au choix parmi 6 UE (TC4 à TC9) au 1er semestre 

  - 4 UE libres de préorientation vers les parcours du Master au 2ème semestre

  • 1 UE compétence transversale axée sur la sensibilisation aux problématiques du monde industriel

  - Approche de la culture d’entreprise et de la gestion de projets

  - Langue étrangère au choix

  • 2 UE outils destinées à multiplier des compétences essentiellement expérimentales et à finaliser le projet pédagogique de l’étudiant.

  - UE de Chimie Expérimentale (méthodes d’analyses et expérimentales ciblées)

  - UE Stage de 2 mois obligatoire (mai/juin) en France ou à l’étranger

Organisation des semestres
Sem. Intitulé/Présentation des unités d'enseignements Crédits
S1
TC1 - Techniques d'analyses chimiques
Pré-requis : bases (niveau L) de chimie analytique, de structure atomique, moléculaire et des solides.
Volume horaire : 26h C/14h TD
Responsable : Lionel Montagne
  • Objectifs pédagogiques :

Le module apporte une vue transversale de techniques d'analyses avec pour objectif de parvenir à la résolution de structure moléculaires et à la caractérisation de matériaux. L'enseignement exploite l'expertise reconnue des plateaux techniques de la Fédération de Recherches Chevreul (FR2638): RMN, spectrométrie de masse, analyses thermiques et spectroscopie optique. Le module est basé sur deux aspects : d’une part il introduit les bases conceptuelles pour la compréhension des méthodes d’analyses abordées, et d’autre part des travaux dirigés apportent la méthode de résolution de structures moléculaires ou de matériaux inorganiques.

  • Connaissances et compétences acquises :

- Compétence  sur  l'utilisation  raisonnée  d'un  ensemble  de  techniques  d'analyses  chimiques  pour  aboutir  à  la résolution de structure moléculaires et à la caractérisation de matériaux. 

- Connaissance des principes fondamentaux et des appareillages à mettre en œuvre. 

- Maîtriser l'exploitation qualitative et quantitative des analyses. 


Programme

1. Résolution de structures moléculaires 

Résonance magnétique nucléaire 1D et 2D

Principes fondamentaux. Instrumentation. RMN  2D,  corrélations  homonucléaires  et hétéronucléaires. RMN des solides (MAS).

Spectrométrie de Masse

Techniques  d’ionisation, techniques  de  désorption-ionisation  et  désolvatation-ionisation).  Instrumentation. Etude des mécanismes de fragmentation. 

Méthodes chromatographiques avancées

Rappels sur les méthodes de base, récents développement, chromatographie ultra-rapide, couplages GC-MS, chromatographie 2D.

Méthodes optiques

spectroscopies Infra-rouge et UV-visible, absorption atomique.

Travaux dirigés : Résolution structurale moléculaire

2. Caractérisation de matériaux par Analyses thermiques

Concepts et outils, Méthodes différentielles (ATD, DSC, AED modulée, microcalorimétrie).

Analyse  thermogravimétrique, ATD-ATG,  analyse  des  gaz émanents (IR, SM, chromatographie). Aspects cinétiques. 

Analyse  thermomécanique,  dilatométrie,  Analyse  dynamique modulée.

 4
TC2 - Anglais
Pré-requis : Bases acquises en Licence. Pour rappel le niveau attendu en fin de licence est le niveau B2 du CECR.
Volume horaire : 24h CTD
Responsable : Karen Becquet
  • Objectifs pédagogiques :

Renforcement de l’anglais dans la conversation et à l’écrit, ouverture au vocabulaire technique du domaine.

Un test de niveau est organisé en début d’année pour répartir les étudiants en groupes de niveau.

  • Connaissances et compétences acquises :

Connaissances : bonne connaissance de la langue à l’écrit comme à l’oral ; vocabulaire nécessaire à la compréhension/l'expression dans un contexte scientifique

Compétences : présentation d’un exposé ; compréhension orale et écrite


Programme

- Compréhension d'articles / de documents audio-visuels en rapport avec la physique-chimie

-  Développement des compétences à l’oral et notamment prise de parole en continu sur un sujet scientifique

 3
TC3 - Chimie expérimentale
Pré-requis : bases (niveau Licence) de chimie inorganique, chimie organique et chimie physique, spectroscopie, techniques d’analyses
Volume horaire : 24h C / 64h TP
Responsable : Alain Moissette
  • Objectifs pédagogiques :

Partie théorique :

- Acquisitions des connaissances de base du traitement du signal.

- Acquisitions des fondements de l’approche statistique des résultats de la mesure et de leur approche par des méthodes avancées d’estimation.

- Initiation aux plans d’expérience.

Partie pratique :

A travers 52 H de TP, les étudiants appliqueront d’une part, les notions théoriques développées dans le cadre des UE de tronc commun qu’ils auront choisies et d’autre part, découvriront différentes techniques d'analyses chimiques présentées dans l’UE TC1 ‘’Méthodes d'analyses chimiques’’ pour aboutir à la résolution de structure moléculaires et à la caractérisation de matériaux.

  • Connaissances et compétences acquises :

- Savoir interpréter et traiter des données expérimentales

- Comprendre les grands principes de la chimie et savoir les mettre en pratique

- Etre capable de proposer des méthodes expérimentales pour étudier des systèmes dans les principaux domaines de la chimie

- Connaitre et savoir utiliser les principales techniques d’analyses utilisées en chimie

 


Programme

I - Partie théorique

1) Traitement des signaux: 12 H (8 H cours + 4 H TP)

L’objectif de cet enseignement est d’initier les étudiants du master de chimie aux techniques de traitement du signal analogique ou des données numériques issues de l’instrumentation scientifique couramment rencontrée en physico-chimie. On abordera notamment les notions de transformée de Fourier et d’analyse spectrale des signaux, d’échantillonnage et d’amélioration du rapport signal/bruit des signaux. On insistera fortement sur les applications de ces notions à partir d’exemples concrets : le spectromètre infrarouge à transformée de Fourier ou l’extraction de signaux noyés dans un bruit important afin d’en faciliter leur exploitation. Le TP permettra de réinvestir les principes généraux de cet enseignement sur un cas concret de spectres moléculaires enregistrés en laboratoire.

Intervenants : Denis Petitprez et Nacer Idrissi

2) Analyse des données : 12 h  (8 H cours + 4 H TP)

L'objectif des enseignements est l'introduction aux méthodes élémentaires de traitement chimiométrique des données spectroscopiques. La généralisation des méthodes simples d'analyse (régression univariée) aux données multivariées permettra d'ouvrir sur les applications en spectroscopie analytique, analyses qualitatives ou quantitatives, suivi de procédé, etc. Ces applications seront illustrées dans le cadre des travaux pratiques associés au cours.

Intervenants : Nacer Idrissi

3) Plans d'expérience : 12 h (8 H cours + 4 H TP)

Après une introduction générale où sont présentés le but et l'objectif du plan
d'expériences, la notion de facteur, de réponse et du vocabulaire associé,
sont expliqués les matrices d'Hadamard, les plans factoriels complets 2 k,
les plans factoriels fractionnaires 2 k-1 et 2 k-r. A chaque cas est associée une étude où sont déterminés les effets et coefficients, de manière simple et par le calcul matriciel, permettant d'analyser les résultats obtenus et de conclure sur l'étude. La
modélisation mathématique est abordée pour ces  types de plans ainsi que les
surfaces de réponses associées. Concernant la partie TP, les étudiants ont une étude à réaliser à partir de l'un ces plans à l'aide d'un logiciel spécifique Modde.

Intervenants : Muriel Bigan et Mathilde Casetta

II)  Partie pratique : TP associés aux UE de tronc commun du S1

TC1 : Techniques d’analyse (L. Montagne) 3TP de 2H

- RMN

- Spectrométrie de masse

- Chromatographie en phase gazeuse

TC4 : Chimie organique et macromoléculaire (B. Martel) 3TP de 3H

- Synthèses des polymères et procédés associés

- Cinétique de polymérisation radicalaire du styrène

- Cinétique de polycondensation appliquée au polyamide 6-6

TC5 : Chimie inorganique et chimie du solide (N. Henry) 2 TP de 4H

- Exploration du diagramme pseudo binaire La2O3 – CuO et amélioration des propriétés de conductivité par substitution du lanthane par du strontium.

- Synthèse par précipitation d’un électrolyte solide Cu2HgI4

TC6 : Spectroscopie (JP Cornard) 3TP de 3H

- Analyse rotationnelle du spectre FTIR de la fumée de cigarette.

- Etude du spectre d'absorption électronique de la molécule d'iode.

- Etude par microspectrométrie Raman du graphite

TC7 : Cinétique chimique et catalyse (A. El Bakali) 2 TP de 4H
- Etude cinétique d’une réaction d’isomérisation par photolyse éclair

- Cinétique d’une réaction autocatalytique

TC8 : Chimie des solutions et électrochimie (G. Billon) 2 TP de 4h

- Dosages conductimétriques

- Résines échangeuses d'ions

TC9 : Thermochimie et génie chimique (G. Vanhove) 1 TP de 4H
- un TP de simulation.

 

 7
TC4 - Chimie organique et macromoléculaire
Pré-requis : Avoir la formation de base sur la nomenclature en chimie organique, les fonctions chimiques principales et leur réactivité (alcènes, alcools, acides, amine…)
Volume horaire : 30h C/ 10h TD / 16h TP
Responsable : Bernard Martel
  • Objectifs pédagogiques :

Approfondissement et acquisition des bases en synthèses de molécules organiques et de polymères. Connaitre la synthèse et de la réactivité de synthons et de monomères, rétrosynthèse.  Connaitre les grands mécanismes de polymérisation, en chaîne et par étapes, ainsi que les procédés (masse, solution, émulsion) ; connaitre les lois des cinétiques de polymérisation et de contrôle des masses molaires. Avoir les bases pour aborder par la suite les polymérisations radicalaires contrôlées, les matériaux polymères avancés, et les polymères de spécialités (formulation, matériaux avancés, biomatériaux etc.)

  • Connaissances et compétences acquises :

Connaissances :

- Connaissances sur la composition chimique des matériaux plastiques et sur leurs voies d’obtention à l’échelle industrielle.

- Savoir différencier un thermoplastique d’un thermodurcissable et leur utilisation en tant que matières premières pour l’obtention de différents matériaux dans différents domaines (automobile, emballage etc).

- Relation entre la composition chimique d’un polymère, sa stéréochimie et les propriétés thermiques et mécaniques (ex : relation tacticité/Tg).

- Capacité à identifier un polymère d’après les cigles ou abréviations (PET, PP, PET etc.)

- Appliquer les connaissances en chimie organique et organométallique pour la synthèse de molécules organiques.

- Etudier de nouveaux mécanismes utilisés en chimie organique au travers une approche organométallique.

Compétences : 

- Capacité à comprendre telle ou telle chose

- Savoir travailler de façon autonome

- Savoir travailler en groupe

- Comprendre et exploiter telle connaissance

- Capacité de rédaction d’un travail de synthèse

- Capacité de présentation de son travail à l’oral/devant un public

- Capacité de réalisation d’un travail expérimental

- Capacité de réflexion/analyse critique sur des résultats expérimentaux, un protocole expérimental…)

- Capacité d’élaborer des voies de synthèse pour aboutir aux produits désirés

- Capacité de proposer de nouvelles voies de synthèse en utilisant les connaissances acquises en chimie organométallique

- Connaitre les différentes classes de polymères industriels (polyoléfines, polycondensats etc.)

- Connaitre la réactivité et les mécanismes réactionnels conduisant à des macromolécules par polyadditions et polycondensation

- A partir de données expérimentales, savoir remonter aux masses moyennes en nombre et en poids, à l’indice de polymolécularité, aux constantes de vitesse de réactions polymérisations

- Savoir mettre en œuvre à l’échelle du Laboratoire une polymérisation en masse, en solution, en émulsion et en suspension.


Programme

CHIMIE ORGANIQUE (Cours + TD :  L. Pelinski)

Les grands intermédiaires en chimie organique :

Les carbanions, en particulier les énolates, en synthèse organique et applications
Les carbocations : formation et applications en synthèse
Les radicaux : formation et applications en synthèse
La formation stéréocontrôlée de doubles liaisons (réactions de Wittig et apparentées).

Bases de la chimie organométallique :

Principaux types de complexes organométalliques et leurs synthèses
Quelques exemples d’utilisation des complexes organométalliques : carbènes, palladium, click chemistry.

CHIMIE MACROMOLECULAIRE (Cours + TD : B Martel)

I Rappels

Historique et nomenclature des polymères, exemples d’utilisations
Structures des macromolécules, linéaires, ramifiées, réticulées des matériaux thermoplastiques, élastomères et thermodurcissables
Notion de polymolécularité, de degré de polymérisation, de masses moléculaires moyennes, de degrés de polymérisation

II Réactions de polyadditions

La voie radicalaire

Aspects thermodynamiques de la coupure homolytique
Systèmes d’amorçage (thermique, rédox, photochimique…)
Réaction de propagation

Développement du macroradical (monomères vinyliques ou diènes)
Aspect régiosélectif (addition tête-à-queue…)
Aspect stéréochimique (tacticité, triades, diades)

Réactions de transfert
Réactions de terminaison
Cinétique des réactions en chaînes par voie radicalaire : vitesse de polymérisation et longueur de chaîne cinétique
Copolymérisation radicalaire, rapports de réactivité

Les voies ioniques : anionique et cationique

Réactivité des systèmes amorceur/monomères/solvants
Mécanismes des réactions en chaîne : amorçage, propagation
Notion de polymérisation vivante appliquée à la synthèse de copolymères à blocs
Calculs des masses molaires

III La polycondensation (polymérisation par étapes)

Polymérisation des systèmes monomères AA + BB, AB et AA+BBB
synthèses des thermoplastiques : polyesters, polyamides, polyuréthanes, polycarbonates, polyimide, polysulfones
synthèses de résines thermodurcissables : résines époxy, résines urée-formol, phénol-formol
Fonctionnalité, masses molaires des polycondensats linéaires (lois de Carothers)
Contrôle des unités terminales des polycondensats linéaires
Cas des mélanges de valence moyenne supérieure à 2, point de gel
Cinétiques des polymérisations par étapes

Enseignement pratique : (M. Bacquet, N. Tabary) : 16h

Analyse spectroscopique et thermique de la composition de copolymères
Cinétique de polymérisation du nylon-11
Cinétique de polymérisation radicalaire du styrène par dilatométrie
Determination des masses molaires moyennes par chromatographie d’exclusion stérique
Viscosimétrie capillaire
Synthèses par voie radicalaire en émulsion et suspension, par polycondensation

 

 

 4
TC5 - Chimie inorganique et chimie du solide
Pré-requis : Modules de chimie inorganique et de cristallochimie des parcours licence de chimie et physique-chimie.
Volume horaire : 20h C / 22h TD
Responsable : Natacha Henry
  • Objectifs pédagogiques :

Connaître les spécificités des métaux de transition, des lanthanides et des actinides par rapport aux éléments s et p. Acquérir de connaissances approfondies en structure des états solides. Maitriser les éléments de symétrie présents dans les solides et leurs associations possibles. Utilisation des connaissances pour relier propriétés physico-chimiques et structure.

  • Connaissances et compétences acquises :

Connaissances :

- Acquérir les connaissances sur les matériaux des éléments d et f et leurs propriétés.

- Acquérir de connaissances approfondies en structure des états solides. Maitriser les éléments de symétrie présents dans les solides et leurs associations possibles.

- Connaitre les voies de synthèse utilisées en chimie du solide

Compétences : Capacité de réflexion et d’analyse critique sur les relations propriétés physico-chimiques et structures.


Programme

1. Métaux de transition du bloc d et f : configurations électroniques ; orbitales d et f; évolution de l’énergie des orbitales atomiques ; propriétés atomiques.

2. Théorie du champ cristallin : complexes octaédriques et tétraédriques. Levées de dégénérescence ; champ faible, champ fort ; série spectrochimique ; énergie de stabilisation ; propriétés optiques et magnétiques ; effet Jahn-Teller. 

3. Théorie des OM : complexes octaédriques. Orbitales des ligands ; OM d’un ML6 octaédrique ; règle des 18 électrons.

De la molécule au solide

1- Opérations de symétrie de la molécule au cristal : Présentation et Utilisation des Tables Internationales de Cristallographie

2- Réseau direct, Réseau réciproque et Calculs Cristallographiques

3- Diffraction des Rayonnements par un cristal. Intensité des Rayons X diffractés par un matériau cristallisé

Relations propriété-structure

 4
TC6 - Spectroscopie
Pré-requis : Bases de niveau licence en spectroscopie et liaisons chimiques
Volume horaire : 26h C/ 14h TD
Responsable : Jean-Paul Cornard
  • Objectifs pédagogiques :

- Acquérir des compléments théoriques de spectroscopie rotationnelle, vibrationnelle et électronique permettant une analyse approfondie des spectres Raman, infrarouge, micro-onde et UV-visible.

- Etre capable d’interpréter les structures fines de ces spectres.

- Etre capable d’interpréter un spectre expérimental à partir des notions théoriques.

- Acquérir les bases de la spectroscopie de fluorescence en solution et de ses applications.

  • Connaissances et compétences acquises :

Connaissances : il s’agit principalement de connaissances théoriques qui vont permettre de mieux appréhender les différents types de spectroscopie moléculaire mais aussi permettre de faciliter l’attribution des spectres

Compétences :

- Capacité à comprendre l’interaction d’une onde électromagnétique avec la matière

- Capacité à mieux comprendre les fondements théoriques à l’origine des spectres qu’ils seront amenés à étudier dans d’autres unités d’enseignement ou dans la vie professionnelle

- Savoir quelle est la technique spectroscopique la mieux adaptée à un problème donné

- Avoir une vision critique sur l’interprétation d’un spectre

 


Programme

Interaction rayonnement – molécule : Présentation des différentes spectroscopies. Absorption, émission, coefficients d’Einstein, diffusion. Transitions, règles de sélections. Largeur de raies, cause d’élargissement des raies.

Spectroscopie de rotation : Rotateur rigide et non rigide pour les molécules diatomiques, règles de sélection, intensité des raies. 

Spectroscopie de vibration : Rappel molécule diatomique, anharmonicité. Modes normaux de vibrations. Coordonnées normales, coordonnées de symétrie, opérateurs de projection. Description mécanique de la vibration (couplage entre vibrateurs, amplitude des mouvements), Méthodes de Wilson. Méthode des fragments pour la description des modes normaux de vibration (application de la symétrie moléculaire). Couplage rotation vibration pour les molécules diatomiques.

Spectroscopie d’absorption électronique : Généralités. Principe de Franck - Condon. Etats et transitions électroniques. Couplage électronique-vibration. Progression et séquences, table de Deslandre.

Introduction à la spectroscopie de fluorescence : Loi de Stokes, rendement quantique, caractéristique des fluorophores, phénomènes parasites, influences de la polarité, du pH, de la température, quenchings statique et dynamique.

 4
TC7 - Cinétique chimique et catalyse
Pré-requis : Connaissances niveau L3 en cinétique chimique
Volume horaire : 18h C / 20h TD / 9h TP
Responsable : Abderrahman EL BAKALI
  • Objectifs pédagogiques :

- Acquérir  des connaissances avancées en cinétique chimique;

- Savoir  mettre en place des méthodes expérimentales en catalyse hétérogène et identifier les principaux mécanismes  réactionnels.

  • Connaissances et compétences acquises :

Acquisition de connaissances approfondies en cinétique et en catalyse

L'étudiant sera capable :

- d'utiliser des outils mathématiques pour interpréter un résultat de cinétique

- d'appliquer les outils de la réactivité à l'étude d’un mécanisme réactionnel simple et complexe

- d'interpréter, en utilisant un logiciel de simulation, un mécanisme réactionnel simplifié

- mettre en place des méthodes expérimentales en catalyse hétérogène


Programme
  1. Rappel du formalisme des réactions composées (réactions réversibles, réactions successives, réactions parallèles),
  2. Introduction à la modélisation cinétique des systèmes réactifs complexe,
  3. Réactions complexes et mécanismes réactionnels (réactions en chaîne linéaires et ramifiées),
  4. Catalyse homogène et hétérogène (définitions, domaines d’application, propriétés des surfaces et mécanismes généraux de l’adsorption).
 4
TC8 - Chimie des solutions et électrochimie
Pré-requis : Avoir des connaissances de base en électrochimie et en calculs d’équilibre thermodynamiques en solution (Ex : avoir suivi l’UE de Chimie analytique en L3S5
Volume horaire : 24h C/16h TD
Responsable : Gabriel Billon
  • Objectifs pédagogiques :

Comprendre les réactions en solution dans l’eau ;
Appréhender de façon critique toutes les étapes de l’analyse en incluant les prélèvements de l’échantillon dans son environnement d’origine ;
savoir utiliser l’électrochimie en solution pour tous types de dosage.

  • Connaissances et compétences :

- Savoir interpréter et déterminer par les méthodes électrochimiques les réactions en solution dans l’eau ;

- Fonctionnement et intérêt des microélectrodes pour la chimie des solutions.

- Notions d’analyses de traces dans les échantillons aqueux.

- Appréhender l’analyse d’un échantillon naturel.


Programme

Le contenu du cours de cet UE s’articule de la façon suivante :

Echantillonnage des eaux et des sédiments où comment conserver l’intégrité de l’échantillon avant analyse ;
Rappels en chimie des solutions et en électrochimie analytique ;
Etude qualitative et quantitative des courbes intensité-potentiel, exemples variés de dosages ;
Présentation et intérêt de la voltampérométrie cyclique ;
Généralité sur les microélectrodes et applications dans les sciences de l’environnement ;
Introduction aux techniques voltampérométrique par redissolution et comparaison avec les techniques spectroscopiques ;
Approche de spéciation électrochimique par titration.

Les TD sont principalement basés sur le tracé et l’exploitation des courbes i = f(E) (~ 6 séances) et sur l’analyse des éléments traces métalliques à partir de publications en anglais (~2 séances)

 4
TC9 - Génie des procédés et réactivité
Pré-requis : Connaissances niveau L3 en thermochimie et en cinétique chimique
Volume horaire : 36h CTD
Responsable : Guillaume Vanhove
  • Objectifs pédagogiques :

S’initier au domaine du génie des procédés par l’utilisation de schémas blocs et l’application des connaissances en réactivité à l’échelle industrielle

  • Connaissances et compétences :

Connaissances :

- Opérations unitaires classiques

- Méthodes standard de bilans sur un procédé

- Fonctionnement idéal d’un réacteur industriel

Compétences :

- Application des méthodes standard de bilans sur des schémas d’installation afin de déterminer les différentes variables d’un procédé.

- Dimensionnement de réacteurs idéaux.


Programme
  1. Présentation des procédés et de quelques opérations unitaires
  2. Bilans matière et enthalpiques
  3. Initiation au calcul de réacteurs
 4
S2
TC10 - UET : Gestion de projet et culture d’entreprise
Pré-requis : Aucun
Responsable : Lydie Pelinski
  • Objectifs pédagogiques :

- Favoriser la connaissance du milieu de l’entreprise : veille stratégique, qualité.

- Acquérir des connaissances d’analyse comptable.

- Découvrir la démarche qualité au sein d’une entreprise

- Initiation à l’entreprenariat et la créativité

- Savoir entreprendre une veille stratégique

  • Connaissances et compétences :

- Acquérir des connaissances du milieu de l’entreprise

- Acquérir des connaissances d’analyse comptable

- Acquérir des connaissances en qualité

- Etre initié à la veille stratégique


Programme

- Analyse comptable et financière

- Veille stratégique

- Approche de la qualité

- Ateliers d’approche à l’entreprenariat et à la créativité

 2
TC11 - Stage
Pré-requis : Connaissances théoriques et pratiques acquises en Licence et Master.
Volume horaire : 2 mois
Responsable : Marie-Josée Marti
  • Objectifs pédagogiques :

- Mise en pratique dans un contexte industriel ou en laboratoire de recherche, des connaissances acquises dans le parcours Licence et master.

- Appréhender le mode de fonctionnement et les contraintes de fonctionnement du monde industriel ou du monde de la recherche.

  • Connaissances et compétences :

Connaissances : découverte du monde de l’entreprise ou du laboratoire de recherche, du milieu socio-professionnel et économique.

Compétences : savoir-faire expérimental, savoir mener une étude, interpréter, analyser, proposer des perspectives. Savoir-être : en équipe, avec la hiérarchie,…. Savoir  synthétiser les résultats obtenus lors du stage sous forme d’un rapport et d’une soutenance orale présentée devant un jury.


Programme

Etude bibliographique et expérimentale sur un thème défini au préalable. Rédaction d’un rapport de stage avec soutenance orale devant jury.

 6
UE - Préorientation
UE à choisir parmi la liste :
  • CPI 1 - Chimie et physicochimie des eaux
    Responsable : Baghdad Ouddane
    Pré-requis : Bases en chimie générale et chimie analytiques acquises en licence
    Volume horaire : 25hC/10hTD/16h TP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    - Quantification des paramètres indicateurs de la qualité de l’eau

    - Introduction sur les procédés de traitement des eaux, mise en place des filières de traitement des eaux (eaux potables, eaux usées et eaux de process)

    • Connaissances et compétences :

    - Connaissance des principales réactions en milieu aquatique

    - Savoir interpréter et déterminer par les méthodes de traitement et prévention des pollutions urbaines et industrielles


    Programme

    - Contrôle  de la qualité et  Gestion des usages de l'eau.

    - Les enseignements contiennent les notions théoriques, pratiques et professionnelles relatives à la gestion des ressources et à l’usage de l’eau.

     - Les notions sur le traitement des eaux sont confortées à travers des aspects techniques par l’utilisation de différents pilotes de traitement des eaux (Traitement Aerobie-Anaerobie, traitement membranaires (UF, nanofiltration, osmose,…)) .

    - Etude sur des Pilotes de traitement des eaux

    - Introduction aux équilibres calco-carboniques

  • CPI 2 - Spécialités chimiques et formulation industrielle
    Responsable : Véronique Rataj
    Pré-requis : Bases en chimie organique, chimie des matériaux et physicochimie acquises en licence
    Volume horaire : 30hC/10hTD/8hTP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    - Appréhender le monde de la formulation et maîtriser la chimie et la physicochimie des spécialités et des produits formulés

    - Connaître la chimie de performance dans laquelle les opérations de synthèse visent à obtenir une spécialité chimique définie par ses propriétés d’usage et non par sa structure chimique et sa pureté

    - Savoir décrypter une formule chimique en termes de relation structure - propriété d’usage

    - Etre capable, en partant d’un produit commercialisé, de récupérer les informations nécessaires pour comprendre la logique d’une formule, son mode de fonctionnement et son procédé de préparation.

    • Connaissances et Compétences :

    Connaissances :

    - Acquisition de connaissances théoriques et pratiques relatives à la formulation et à la caractérisation de systèmes fluides complexes

    - Initiation aux techniques et appareils courants utilisés en formulation.

    Compétences :

    - Capacité à analyser et comprendre une formulation en termes de composition

    - Capacité à comprendre le rôle et les modes d'actions des constituants

    - Connaître les outils conceptuels, les méthodes et les techniques indispensables à la formulation

    - Capacité à formuler un produit et à utiliser les techniques pour le caractériser


    Programme

    I- Initiation à la chimie de formulation :

    • Le monde de la formulation et ses spécificités
    • Industries concernées par la formulation (spécialités et produits finis)
    • Cahier des charges d’un produit formulé
    • Formules commentées de produits finis (peintures, encres, détergents, cosmétiques, produits d’hygiène)
    • Rôle et mécanisme d’action des différents ingrédients

    II- Chimie et physicochimie des spécialités chimiques et de la formulation :

    • Les tensioactifs : familles chimiques, synthèses, physicochimie des solutions aqueuses de tensioactifs et des interfaces, mouillage, propriétés fonctionnelles (mouillantes, dispersantes, émulsifiantes, moussantes, détergentes, biocides, antistatiques...), biodégradabilité ....
    • Les solvants : phénomènes de solubilisation, choix des solvants à l’aide des paramètres de solubilité, contraintes réglementaires (toxicité, inflammabilité, respect de l’environnement…).
    • Les pigments et les colorants : origine de la couleur, synthèses et propriétés des pigments et colorants (blancs, noirs, colorés, nacrés…)
    • Physicochimie et applications des systèmes fluides complexes (microémulsions, émulsions, mousses…) - Applications à la détergence, aux produits d'hygiène, aux produits cosmétiques et aux peintures
    • Formulation durable : tensioactifs agro-sourcés, bio-tensioactifs, solvants "verts", résines végétalisées...
  • CPI 3 - Valorisation chimique de la biomasse végétale et bioénergie
    Responsable : Mickael Capron
    Pré-requis : Bases en chimie inorganique, chimie des matériaux et physicochimie acquises en licence, base en catalyse hétérogène. Bonne maitrise de l’anglais
    Volume horaire : 40h C
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    - Appréhender le monde des bio-raffineries ainsi que la diversité de la biomasse utilisée ainsi que les contraintes inhérentes à son utilisation.

    - Identifier les différents types de synthons issus de la biomasse.

    - Acquérir des connaissances sur les différents modes de transformation de la biomasse.

    - Connaître les diverses transformations de la biomasse pour les applications énergétiques.

    - Mettre en œuvre de différents modes de synthèses de matériaux poreux pour la transformation de la biomasse.

    • Connaissances et compétences :

    Connaissances :

    - Acquisition de connaissances théoriques relatives aux différentes sources de biomasse valorisable ainsi que leurs voies de valorisation

    – Introduction à la synthèse de catalyseurs employés dans les futures bio raffineries

    Compétences :

    - Capacité à déterminer le type de biomasse et leur potentiel devenir (synthons, énergie,…)

    - Capacité à analyser le type de réactions chimiques et les catalyseurs ad-hoc à mettre en jeu pour l’obtention des molécules cibles à partir de synthons ex- biomasse.

    - Capacité à déterminer les propriétés nécessaires  d’un catalyseur pour une réaction donnée

    - Déterminer les outils adéquates afin de caractériser les catalyseurs avant, pendant et après réaction catalytique.


    Programme

    Valorisation chimique de la biomasse végétale

    Cours 1 : Introduction

    • La biomasse : Diversité, nature et composition ;
    • Le concept de bioraffinerie, intégrée, flexible et multidisciplinaire ;
    • La catalyse au cœur des bioraffineries.

    Cours 2 : Les synthons de la Filière des Oléagineux

    • Les Huiles.
    • Transformations catalytiques des huiles végétales.
    • Etude de cas sur une huile non-alimentaire : L’huile de ricin.

    Cours 3 : Les synthons de la Filière Ligno-Cellulosique

    • Les ressources ligno-cellulosiques.
    • Cellulose et hémicellulose.
    • La lignine.

    Cours 4 : Résumé, Futur & Conclusion

    Bio-energies

    Cours 1 : Introduction

    • Les sources d’énergie du XIX au XXI siècle ;
    • Le protocole de Kyoto et ses conséquences.

    Cours 2 : Biogaz (CH4, CO2, ...)

    • Procédé de production ;
    • Purification ;
    • Applications aval (oxydation du méthane, etc…).

    Cours 3 : Bioconversion de la cellulose et hemicellulose

    • Procédés d’hydrolyse et de fermentation pour obtenir principalement des alcools ;
    • Utilisation des alcools :

    Cours 4 : Biosyngas (CO/H2) issu de la lignine et des déchets de la biomasse

    • Procédé de production :
    • Applications

    Cours 5 : Les biohuiles et leurs transformations

    • Procédés d’obtention
    • Purification et transformation des biohuiles
    • Applications des biohuiles
    • Conclusion : Schéma global de production d’énergie à partir de la biomasse

    Chimie des matériaux poreux : catalyseurs pour la valorisation de la biomasse

    Introduction

    Synthèse de matériaux poreux nanostructurés

    • Chimie douce et polymérisation inorganique
    • Application de la chimie douce pour l’obtention de matériaux poreux
    • Outils de caractérisation pour les matériaux poreux
    • Application des matériaux poreux à la valorisation de la biomasse

    Synthèse de phase active à l’échelle nanométrique

    Introduction

    - Différents types de phases actives pour la transformation de molécules issues de  la biomasse (nanoparticules, hétéropolyanions,…)

    - Différents modes de synthèses

    - Caractérisations operando & in situ

    - Les phases actives du futur (catalyse hybride & silp)

  • CPI 4 - Ecotoxicologie
    Responsable : Jean Prygiel
    Pré-requis : Connaissances de bases en chimie et biologie
    Volume horaire : 30h C / 8h TD / 12h TP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    - Connaitre les bases de l'écotoxicologie (définition, concepts, historique, origines et flux de polluants, notions élémentaires : toxicités aigue et chronique, DL, CI, DHTP, DJT, bioaccumulation et bioamplification…).

    - Connaître la réglementation nationale (circulaires et décrets d'application), européenne (directives européennes et en particulier la directive REACH) et internationales (OMS par exemple).

    • Connaissances et compétences :

    - Connaissance des bases de l'écotoxicologie

    - Savoir interpréter les données et les mettre en relation avec les effets sur la qualité du milieu


    Programme

    - Bases de l'écotoxicologie (définition, concepts, historique, origines et flux de polluants, notions élémentaires : toxicités aigue et chronique, DL, CI, DHTP, DJT, bioaccumulation et bioamplification…

    - Impact de la pollution atmosphérique sur les milieux et la santé (exemples des pluies acides, de l'effet de serre, méthodes de bioindication basées sur les lichens, le tabac)

    - Les pollutions organiques et trophiques en milieu aquatique (définitions, mécanismes, impacts sur la qualité des eaux…)

    - Les biomarqueurs (EROD, ACHe…)

    - Les bioessais (tests daphnie (tox. aigue) et cériodaphnie (tox. chronique)

    - Les indicateurs biologiques en milieu continental et marin (indices invertébrés, diatomées, macrophytes, oligochètes et poissons : caractéristiques et utilisation)

    - Les micropolluants :

    • Les métaux (cas du mercure, du cadmium, de l'arsenic et du plomb : origines des pollutions, impacts sur la faune, la flore, les milieux, la santé et les activités humaines)
    • Les POP et les substances émergentes (phytosanitaires, principales substances, contamination des milieux aquatiques, impacts sur les milieux, la faune, la flore, la santé)
    • PCB, dioxines et PDDE (principales substances, contamination des milieux aquatiques, impacts sur les milieux, la faune, la flore, la santé)
    • Les substances médicamenteuses et les cosmétiques (substances incriminées, origines et voies de contamination, effets sur les milieux, la faune et la flore, la santé et les usages
    • Les perturbateurs endocriniens (définitions, historique, mécanismes d'action, effets sur la faune et la santé)

    -Etude de cas concrets en lien avec la réglementation nationale (circulaires et décrets d'application), européenne (directives européennes et en particulier la directive REACH) et internationales (OMS par exemple).

    -Etude d’un secteur pollué (terrain et laboratoire).

  • CPI 5 - Droit de l'environnement
    Responsable : Eddy LE BERRIGAUD
    Pré-requis : Aucun
    Volume horaire : 50h CTD
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Apprendre les principes du Droit, les institutions en charge de missions environnementales (Etat, collectivités territoriales, organismes spécialisés, acteurs privés), le sens des principales lois environnementales. Savoir faire la différence entre un texte de loi, un décret et connaître les différentes institutions

     


    Programme
  • CPI 6 - Génie des procédés thermiques et physicochimiques
    Responsable : Guillaume Vanhove
    Pré-requis : UE Génie des Procédés 1 du M1 Chimie UE Physico-Chimie des Mélanges de la L3 Chimie
    Volume horaire : 36h CTD/16h TP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Acquérir une connaissance d’opérations unitaires de procédés de séparation physico-chimiques et d’échange thermique.

    • Connaissances et compétences acquises :

    Connaissances : Connaissances théoriques et opératoires d’unités de traitement thermique en procédés

    Compétences :

    - Dimensionnement de colonnes de rectification

    - Calcul d’opérations unitaires d’évaporation et d’extraction liquide-liquide

    - Calcul d’échangeurs


    Programme

    Opérations unitaires de séparation physico-chimique

    Transferts thermiques – Echange de chaleur

  • CPI 7 - Physicochimie des colloïdes et des systèmes dispersés
    Responsable : Véronique Rataj
    Pré-requis : Bases en chimie organique, chimie des matériaux et physicochimie acquises en licence
    Volume horaire : 30h C/10h TD /9h TP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    - Connaître les théories et les principaux concepts physicochimiques nécessaires à la compréhension des systèmes colloïdaux

    - Maîtriser les propriétés physicochimiques des systèmes colloïdaux au regard des nombreux domaines d'applications dans lesquels on les rencontre (pharmacie, cosmétique, peintures, détergence, traitement des eaux, catalyse ...)

    - Appréhender les fluides complexes, les interactions moléculaires aux interfaces et les interactions entre objets qui régissent les propriétés fonctionnelles des systèmes colloïdaux

    - Connaître les différentes techniques de caractérisation des systèmes colloïdaux

    • Connaissances et compétences acquises :

    Connaissances : Cette UE apportera à la fois des connaissances théoriques sur les colloïdes, utiles à la compréhension des phénomènes, mais également pratiques.

    Compétences :

    - Capacité à comprendre et à expliquer les phénomènes à l'échelle moléculaire

    - Capacité à faire le lien entre théorie et application 3- capacité à réaliser et exploiter une étude expérimentale


    Programme

    I) Introduction - Notions - Définitions - Classification des colloïdes

    II) Interactions entre Colloïdes : Forces intermoléculaires et forces de surface

         - Forces intermoléculaires (coulombienne, dipolaire, dispersion, liaisons H...)

         - Forces inter-particulaires ou de surface : van der Waals, double couche électrostatique, hydratation, stérique...

         - Stabilité colloïdale (thermodynamique des états métastables, floculation, coalescence, théorie DLVO, agents stabilisants ...)

    III) Les Colloïdes Auto-Associatifs ou d'Agrégation et Systèmes Moléculaires Organisés

         Tensioactifs et Copolymères blocs : micelles, vésicules, liposomes, cristaux liquides, microémulsions, nanoémulsions et émulsions

         Structure/auto-association, propriétés physicochimiques, aspects thermodynamiques, concepts (modèle de Tanford, paramètre d'empilement...), techniques et méthodes de       caractérisation (tension de surface, diffusion de lumière, zétamétrie, microscopies, RMN, SANS, SAXS...)

    IV) Les Colloïdes Durs

    Dispersions de particules solides / Nanoparticules

    Synthèse, particules métalliques, fonctionnalisation, structures, techniques de      caractérisation

    V) Exemples d'Applications

    Colloïdes Solide/Gaz - Liquide/Gaz - Sol/Liquide - Liquide/Liquide - Gaz/Liquide

         - Les émulsions (peintures, encres, cosmétiques, alimentaires)

         - Les mousses

         - les aérosols, les laques

    La catalyse : catalyse micellaire, particules Janus, colloïdes magnétiques, émulsions de Pickering

                - l'extraction liquide/liquide

  • CPI 8 - Traitements des effluents de procédés industriels (gaz-liquide-déchets)
    Responsable : Baghdad Ouddane
    Pré-requis : Bases en chimie générale, chimie analytiques acquises en licence et en S1 du Master
    Volume horaire : 36h C / 16h TP
    Crédits : 5 ECTS
    •  Objectifs pédagogiques :

    Quantification des paramètres indicateurs des pollutions industrielles
    Introduction sur les procédés de traitement des effluents liquides, solides et gazeux

    • Connaissances et compétences acquises :

    - Connaissance des principales réactions en milieu aquatique

    - Savoir interpréter et déterminer par les méthodes de traitement et prévention des pollutions industrielles


    Programme

    - Les enseignements contiennent les notions théoriques, pratiques et professionnelles relatives à la gestion des effluents industriels.
    - Les notions sur le traitement des effluents liquides, solides et gazeux sont confortées à travers des aspects techniques par l’utilisation de différents pilotes de traitement (Traitement chimique, biologique, traitement membranaires (UF, électrodialyse, osmose,…)) .
    - Etude sur des Pilotes de traitement

    - Visite et application sur l’usine de traitement des effluents industriels (SOTRENOR) (gestion globale des déchets liquides, solides et traitement des émissions de gaz de l’incinérateur pour améliorer la qualité de l’air)

  • CEM1 - L'énergie nucléaire : réacteurs, combustible, sûreté
    Responsable : Laurent Gasnot
    Pré-requis : Bases de thermodynamique et cinétique de licence 3 Chimie Physique-Chimie
    Volume horaire : 40h CTD
    Crédits : 5 ECTS
    •  Objectifs pédagogiques :

    Donner une vue d’ensemble des problématiques liées à l’énergie électronucléaire : les systèmes nucléaires actuels et futurs (réacteurs et combustibles), leurs évolutions, les problèmes sociétaux (sûreté, acceptabilité, gestion des déchets…).

    • Connaissances et compétences acquises :

    Connaissances :

    Acquisition des connaissances de base relatives au domaine du nucléaire : principes et fonctionnements des principaux types de réacteurs électronucléaires, notions dur le cycle du combustible, les principes et fondements de la sureté nucléaire en France

    Compétences :

    - Maitriser les principes de base du fonctionnement d’un réacteur électronucléaire

    - Comprendre les spécificités du cycle du combustible nucléaire

    - Etre capable d’appréhender la notion de sureté nucléaire

    - Etre capable de réaliser un travail de réflexion/analyse sur un aspect en lien avec la problématique nucléaire

    - Mener un travail complet sur une thématique nucléaire (étude bibliographique ; synthèse et analyse ; rédaction d’un document de synthèse ; présentation orale avec supports)


    Programme

    Rappels sur la radioactivité. Fission et la fusion. Masse et énergie. Eléments fissiles et fertiles.

    Les réacteurs. Histoire du nucléaire, de Frédéric Joliot à l’EPR. Les principales filières de réacteurs nucléaires. Neutrons thermiques et neutrons rapides, section efficace.

    Le cycle du combustible nucléaire. Cycle ouvert et cycle fermé. L’enrichissement isotopique. Le combustible irradié. Le traitement-recyclage. Le plutonium et le combustible MOX. La gestion des déchets.

    Sûreté et prévention nucléaire. L’échelle INES. Les principaux accidents nucléaires. Risques chimiques et radiologiques. Spéciation chimique des principaux produits de fission. Rejet accidentel de matières radioactives et chimie atmosphérique.

  • CEM2 - Polymère de la macromolécule à l'objet : caractérisation et comportement
    Responsable : Maryse Bacquet
    Pré-requis : Introduction à la structure chimique des polymères (module chimie macromoléculaire du Master chimie)
    Volume horaire : 24h C/10h TD / 16h TP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Compléter les connaissances du chimiste macromoléculaire. Mouvements que la macromolécule effectue aux différentes échelles, en solution et à l’état solide. Variété d’organisations que peut adopter un ensemble de chaînes macromoléculaires réunies dans un échantillon macroscopique et les techniques de caractérisations spécifiques. Socle de connaissances solides pour envisager un approfondissement ultérieur notamment dans le domaine des polymères innovants et de leurs applications.

    • Connaissances et compétences :

    Connaissances :

    - Concepts généraux de la physicochimie, la physique des polymères en solution, fondu ou solide

    - Techniques de caractérisation des polymères dans tous ses états

    - Lois de comportement et mécanismes d’endommagement  sous sollicitation mécanique, thermique

    - Impact de la structure sur la mise en forme et l’utilisation des polymères.

    Compétences :

    - Connaissance approfondie du comportement moléculaire et macroscopique d’un polymère seul ou en mélange

    - Maitrise des techniques de caractérisation spécifiques des polymères en solution, à l’état fondu et solide

    - Capacité de réalisation d’un travail expérimental et analyse critique des résultats expérimentaux


    Programme

    La macromolécule isolée et dans un solvant

    Propriétés statiques et dynamiques des macromolécules : thermodynamique des solutions. Caractérisation des macromolécules en solution (Chromatographie d’exclusion stérique, RMN, Osmométrie, Diffusion de la lumière, Viscosimétrie)

    La macromolécule dans le polymère solide

    Etat amorphe : origine moléculaire, influence de la structure dynamique des chaînes, expression mécanique, transition vitreuse, relaxation secondaires. Etat semi-cristallin : structure et spécificités.

    Comportement de la macromolécule à l’état solide: Flexibilité et rigidité, Tests «mécaniques», grandeurs et lois associées. Mise en forme des matériaux thermoplastiques et thermodurcissables

    Travaux pratiques : Fabrication et caractérisation d’un composite à fibres-matrice polymère, détermination de la composition d’un polymère par spectroscopie, détermination des masses molaires moyennes par Chromatographie et Viscosimétrie. Etude structurale de polymères et mélanges par analyses thermiques.

  • CEM 3 - Techniques expérimentales d'étude des solides
    Responsable : Marielle Huve
    Pré-requis : Avoir des connaissances en chimie atomistique, cristallochimie et chimie inorganique de niveau licence. Avoir suivi l’UE chimie inorganique et techniques analytiques de M1-S7
    Volume horaire : 30h CTD / 10h TP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Donner une large introduction aux méthodes instrumentales indispensables à l’étude des solides

    Permettre d’orienter ces études vers les solutions les plus appropriées.

    • Connaissances et compétences :

    Connaissances :

    -Connaissances fondamentales sur les méthodes et techniques expérimentales qui permettent de caractériser les solides et d’étudier leur structure.

    -Compréhension du principe de chaque technique de façon à permettre à l’étudiant de pouvoir décider de celles qui sont les plus adaptées à étudier un problème spécifique.

    Compétences :

    - Capacité à sélectionner la technique la plus adaptée au type d’information recherché ou à l’échantillon étudié

    - Savoir comprendre et exploiter les informations apportées par ces techniques

    - Capacité de rédaction d’un travail de synthèse

    - Savoir travailler de façon autonome

    - Savoir travailler en groupe

    - Capacité de réalisation d’un travail expérimental

    - Capacité de réflexion/analyse critique sur les résultats expérimentaux obtenus


    Programme

    L’accent est mis sur les principes, les possibilités, les limitations et les complémentarités de chaque technique

    Microscopies et techniques d’analyse des surfaces : microscopie à balayage (MEB), microscopie à transmission (MET), microscopie à force atomique (AFM), spectrométrie des photoélectrons (XPS), Spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS).
    Diffraction des rayons X et des neutrons et fluorescence des rayons X : sur poudre, monocristal : détermination de phase, de composition, de taille de grains, introduction à la détermination structurale.
    Spectrométrie d’absorption des rayons X (EXAFS, XANES) ou de perte d’énergie (EELS).
    Techniques d’analyse du comportement mécanique des matériaux : mesures de dureté, mesures contraintes/déformations (traction/compression, torsion, flexion…)

  • CEM 4 - Les matériaux : physicochimie, propriétés et outils d'innovation
    Responsable : Maryse Bacquet
    Pré-requis : Module de licence S6 : Introduction à la chimie des matériaux…
    Volume horaire : 38h CTD/5h mini projet
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Relier la structure des différentes classes de matériaux à leurs  comportements  et  aux  applications.  Apporter  les  connaissances  nécessaires aux  critères  de  choix  des  matériaux  dans  des  domaines  d'applications  innovants. Sensibiliser  à  l’importance  de  la  chimie  en  tant  qu’outil  d’innovation des matériaux.

    • Connaissances et compétences :

    Connaissances :

    - Matériaux polymères : Connaissance approfondie de lastructure des polymères dans ses différents états (solide, fondu, liquide). Particularités des Comportements sous sollicitation de ses différents états. Outils de fonctionnalisation des polymères pour des applications spécifiques»

    - Matériaux vitreux : notion de nucléation-croissance, courbes TTT, vitesse de trempe, structure de verres par analyse spectroscopique, ordre local, ordre à longue distance, propriétés rhéologiques, synthèse sol-gel, systèmes vitreux boratés, phosphatés

    - Matériaux métalliques et alliages : Structures et comportements.  

    Compétences :

    - Maitrise des propriétés physicochimiques des matériaux à enjeux sociétaux importants

    - Savoir  expliquer le comportement d’un matériau à partir de sa structure

    - Nouveaux champs d’applications des matériaux

    - Savoir choisir le ou les matériaux pour la conception d’un objet grâce aux connaissances fondamentales.


    Programme

    Introduction  à  la  diversité  des  matériaux  au  travers  des  applications  et  des
    secteurs industriels  (2H)
    Matériaux  vitreux  et  céramiques  :  (14H)  Structure  des  matériaux  vitreux-  La
    viscosité  et  les  propriétés  mécaniques.  Céramiques  techniques :  synthèses  non
    conventionnelles de préparation, exemples de matériaux intelligents.  
    Matériaux  polymères:  (14H)  Structure  microscopique  et  macroscopique  des
    polymères. Comportements  à  l’état  dispersé  liquide  et  à  l’état  solide  sous
    sollicitations  thermique,  mécanique…  Polymères  émergents  pour
    l’électroluminescence, le biomédical, le transport, l’emballage, l’énergie…  
    Matériaux  métalliques:  (8  H)  Solidification  des  métaux  et  des  alliages,
    Diffusion,  Transformation  de  phases,  la  précipitation  dans  les  solutions  solides
    métalliques, Comportement des métaux sous sollicitation et corrosion.
    Microprojet (en groupe) Critères de choix d’un matériau : Etudes de cas  
    Sensibilisation au milieu industriel : 1 visite d’usine et conférences d’industriels

  • CEM 5 - Modification et caractérisation de surface des matériaux
    Responsable : Brigitte Mutel
    Pré-requis : Avoir des connaissances en chimie de niveau licence
    Volume horaire : 30h CTD/10h TP/4h conférences
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    - Appréhender les notions de surface et d’interface et comprendre les relations entre caractéristiques de surface et propriétés d’emploi (adhésion, aspect, anti-corrosion, résistance abrasion, biocompatibilité….)

    - Donner une vue d’ensemble sur :

         * les procédés de traitements de surface

         * les techniques de caractérisation de surface et leur domaine d’application

    • Connaissances et compétences :

    Connaissances :

    - Définition et critères de caractérisation des surfaces

    - Outils de caractérisation des surfaces et des interfaces

    - Procédés pour améliorer les propriétés fonctionnelles de matériaux

    Compétences 

    - Savoir sélectionner le procédé de traitement de surface le plus performant pour obtenir une fonctionalité recherchée

    - Savoir choisir la méthode d’analyse la mieux adaptée pour contrôler des propriétés de surfaces ciblées (analyse élémentaire, dosage quantitatif, morphologie, structure cristalline, cartographie des éléments…).


    Programme

    - Etude des propriétés physico-chimiques, thermodynamiques, mécaniques, topographiques et mécaniques des surfaces

    - Présentation des différentes classes de procédés de traitements et de revêtements de surfaces

    - Présentation des différentes méthodes de caractérisation des surfaces

       * interaction surface-particule, surface-rayonnement, surface-indenteur,

       *choix de la méthode en fonction du renseignement recherché : profondeur analysée, sensibilité, information (topographie, composition, liaison, structure, réactivité…)

  • CEM 6 - Interactions matériaux, environnement et énergie
    Responsable : Sylvie DAVIERO-MINAUD
    Pré-requis : - Connaissances en chimie et structure des polymères de niveau licence - Bases de chimie inorganique et de cristallochimie de licence - Bases chimie thermodynamique et cinétique de licence
    Volume horaire : 32h C / 12h TD
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Cette UE s’articulera autour des notions d’impact environnemental et de filières énergétiques pour acquérir des connaissances sur:

    - le bilan d’impact environnemental des polymères depuis leur  synthèse jusqu’à leur utilisation dans les principaux domaines d’applications.

    - la problématique énergétique actuelle associée à l’utilisation d’énergie fossile : Sensibilisation aux situations socio-économiques et aux impacts environnementaux associés  pour mieux comprendre les principes de valorisation actuelle et future des énergies fossiles dites « classiques ».

    - les concepts et les enjeux impliqués dans l’étude et le développement des matériaux  pour les nouveaux systèmes de production et de stockage de l’énergie 

    • Connaissances et comptétences :

    Connaissances :

    - Connaissance des notions d’impact et de bilan environnemental

    - Connaissances sur les différentes filières de production d’énergie, leur interaction avec l’environnement et leur besoins spécifiques en termes de matériaux.

    Compétences :

    - Comprendre les enjeux sociétaux associés au développement durable et à la production de l’énergie

    - Réaliser une synthèse de document pour extraire l’information pertinente et établir une analyse critique  

    - Travailler en groupe

    4- travailler de façon autonome

    5- rédaction d’un travail de synthèse


    Programme

    - Interaction Polymères et environnement: Voies de synthèse : impact environnemental et toxicité; Mécanismes de vieillissement et dégradation; Voies pour diminuer l’impact environnemental; Polymères au service de l’environnement

    - Les filières classiques de production d’énergie: Problématique énergétique actuelle : adéquation ressources disponibles-demande énergétique, cas de la filière « électricité » ; Les processus de combustion : principes de production d’énergie (nature des combustibles fossiles, physicochimie et grandeurs caractéristiques…); Impacts environnementaux (pollution atmosphérique, natures, propriétés et remédiation des principaux polluants) liés à la production d’énergie thermique.

    - Matériaux pour les énergies nouvelles: présentation des matériaux dans les nouveaux systèmes de production d’énergie : piles à combustible, accumulateurs électriques supercondensateurs, thermoélectriques, diodes électroluminescentes et cellules photovoltaïques. Etat de l’art, élaboration et détermination des performances;

     

  • REC 1 - Différentes approches pour la prédiction de la réactivité
    Responsable : Aurélien Moncomble
    Pré-requis : Avoir des connaissances en liaison chimique et chimie quantique de niveau licence
    Volume horaire : 20h CM / 20h TD
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Exposer les différents modèles de prédictions de la réactivité en chimie ; les appliquer à des cas simples en chimie organique ou inorganique. Donner les bases de certains des modèles quantiques permettant de calculer les grandeurs utilisées pour la prédiction.

    • Connaissances  et compétences :

    Connaissances :

    - Approximation des orbitales frontières

    - Définitions de grandeurs permettant de prédire la réactivité (dérivées de l'énergie)

    - Notions sur la théorie de la fonctionnelle de la densité

    Compétences :

    - Déterminer si les méthodes données sont applicables à un cas concret donné

    - Comprendre et mettre en perspective les avantages et les inconvénients des deux méthodes présentées

    - Etre capable de prédire la réactivité d'une molécule dans des cas simples

    - Capacité d'analyse critique pour comparer des résultats obtenus et l'intuition chimique


    Programme

    1. Bases de chimie quantique (révisions)

    2. Notions de contrôles cinétique et thermodynamique

    3. Approximation des orbitales frontières et applications

    4. Fonctions de Fukui et applications

    5. DFT conceptuelle

    6. Introduction à la DFT

  • REC 2 - Dynamique moléculaire
    Responsable : Abdenacer Idrissi
    Pré-requis : Avoir des connaissances en outils mathématique pour la chimie, thermodynamique statistique. Avoir suivi l’UE
    Volume horaire : 20h CTD / 30h TP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Cet enseignement part du constat que les méthodes de modélisation classique et quantique sont devenues un outil essentiel et complémentaire aux méthodes expérimentales pour analyser les propriétés physico-chimique des systèmes moléculaire étudiés.  Elles permettent une interprétation au niveau moléculaire des propriétés physico-chimiques des systèmes étudiés.  Ce module introduit d’une part les bases pour comprendre ces méthodes et d’autre part les travaux pratiques sur ordinateur illustrent l’application de ces méthodes dans différent domaine de la chimie.

    • Connaissances et compétences :

    -Connaissances fondamentales sur les méthodes de modélisation moléculaire pour caractériser la structure, la dynamique des systèmes moléculaires.

    -Utiliser les logiciels de visualisation, les données structurales des banques de données

    -Utiliser les différents champs de forces ainsi que les bases de données de champs de forces


    Programme

    1) Introduction à la modélisation moléculaire.

    Energie moléculaire et représentation de différents champs de forces

    Méthode de minimisation d’énergie

    Principe de dynamique moléculaire

    Méthode Monte Carlo

    Présentation de programmes de dynamique moléculaire et de visualisation

    2 )Application  : Travaux pratique sur ordinateur

    Introduction Linux ,éditeur vi, programme de visualisation

    Structure et dynamique de  l’eau : comparaison avec les données expérimentales (structure obtenue par diffusion de neutrons, diffusion, ….)

    Thermodynamique du mélange Xe/Ar 

  • REC 3 - Chimie et lumière
    Responsable : Yeny Tobon
    Pré-requis : Avoir des connaissances basiques de spectroscopie
    Volume horaire : 30h CTD/ 10h TP
    Crédits : 5 ECTS
    • Objectifs pédagogiques :

    Les objectifs de ce cours sont de donner des bases solides sur l'interaction lumière-matière et de comprendre comment la lumière interagit avec un objet. Les notions de bases théoriques sur les différents types de radiation, leur production et détection, les types d’interaction rayonnement-matière, etc. seront abordées. L’étudiant découvrira les potentialités uniques offertes par l’utilisation de la lumière dans la caractérisation des matériaux au niveau atomique et moléculaire à travers des techniques expérimentales d’analyses avancés (spectroscopie photoélectronique, Rayonnement synchrotron, etc., L’instrumentation, les applications et des exemples représentatifs seront présentés.   

    • Connaissances et compétences :

    Connaissances :

    L'étudiant apprendra les principes théoriques et expérimentaux de l'interaction matière-rayonnement (les états d’énergie des atomes, les termes spectroscopiques, techniques laser…). Ensuit il se familiarisera avec les méthodes expérimentales courantes et acquerra les notions essentielles des  méthodes d’analyses avancées et des technologies de pointe telle que l’utilisation du rayonnement synchrotron.

    Compétences :

    - Capacité à comprendre les phénomènes d’interaction entre la lumière et l’échantillon à analyser.

    - Capacité d’analyser des phénomènes au niveau des atomes ou des molécules.

    - Capacité à construire une stratégie analytique et de faire le choix de ou des techniques expérimentales les mieux adaptées à la résolution d’un problème particulier.

    - Capacité de réflexion et d’analyse critique des résultats expérimentaux.


    Programme

    Le programme de l'UE est divisé en Cinq chapitres dont les titres sont donnés ci-dessous.

    1. Introduction à l’Interaction lumière-matière
    2. La lumière au service de la chimie
    3. Fabriquer la lumière (Lasers et techniques laser)
    4. Caractéristiques générales des méthodes expérimentales (mesures à courte et longue distance)
    5. Méthodes avancées de caractérisation et d’analyse de la matière