Chimie ParisTech

LIVRET DES ENSEIGNEMENTS

DEUXIÈME ANNÉE

CURSUS INGÉNIEUR

CHIMIE PARISTECH

DEUXIÈME ANNEE DU CYCLE INGENIEUR

SEMESTRE 1

GENIE CHIMIQUE

GC.OPU.2.1 Opérations Unitaires

Programme :

Les opérations unitaires

Les procédés industriels

Principes mis en jeu dans les opérations de séparation

Analyse de mécanisme de transfert

Le transfert de matière en milieu biphasique

Les équilibres liquide-vapeur

Conventions et principes

Diagrammes d’équilibre de phase (P, T, composition)

Equilibre de phases

La distillation

Bilan de masse et d'énergie

Constatations expérimentés

Rectification continue – Méthode graphique de Mac Cabe et Thiele

Bilans matière sur la colonne en régime permanent

Rectification continue – Méthode graphique de Ponchon et Savarit

Fonctionnement d’une colonne de rectification

Distillation discontinue d’un binaire avec rectification

Bilan matière

Comparaison des techniques de distillation

Efficacité par partie et efficacité globale

Distillation des mélanges multicomposants

Régulation de la colonne

Projet de l'équipement (colonnes de plat et en garnissage)

Absorption

Exemples

Mode opératoire et fonctionnement du procédé

Solubilité des gaz dans les liquides

Choix du solvant

Transfert de masse

Adsorption / désorption en contre-courant

Détermination du nombre de plateaux théoriques

Trace des plateaux théoriques

Dimensionnement d’une colonne

Les contacteurs gaz-liquide

Notion de nombre et hauteur des plateaux théoriques

Etude d’une colonne à garnissage

Détermination de la hauteur de garnissage

Définition des grandeurs HUT et HEPT

Comparaison des grandeurs NUT et NPT

Extraction liquide-liquide

Principes-définitions

Exemples d’extraction liquide-liquide

Extraction en phase unique, à contre-courant et à contre-courant avec reflux

Représentation des mélanges sur les diagrammes ternaires

Les diagrammes de solubilité partielle

Choix du solvant

Courbe de distribution et droites de conjugaison

Schéma des procédés d’extraction liquide-liquide

Extraction solide-liquide

Définitions

Equilibre solide-liquide

Exemples d’extraction solide-liquide

Comparaison des opérations de contact solide-liquide : adsorption, lixiviation, séchage

Mécanisme d’extraction : étapes du transfert de matière

Représentation des équilibres d’ans l’extraction solide-liquide

Cas de l’extraction solide-liquide continue

Cristallisation industrielle

Définitions

Exemple d’applications

Courbes de solubilité et mode opératoire

GC.CR.2.1 Calcul de Réacteurs

Programme :

La cinétique chimique

Vitesse d'une réaction chimique,

Influence de la composition sur la vitesse de la réaction

Des réactions réversibles et irréversibles

La cinétique et son mécanisme

Ordre et molécularité

Influence de la température sur la vitesse de la réaction

Théorie de la cinétique des réactions élémentaires en phases liquide et gazeuse

Principes de base et classification des réacteurs

Réacteur fermé : marche discontinue

Réacteur ouverte : marche semi-continue et marche continue

Réacteurs idéaux

Réacteur batch (BSTR)

Réacteur parfaitement agité (CSTR)

Réacteur tubulaire (PFR ou PBR)

Comparaison des réacteurs parfaitement agité et tubulaire

Réacteurs agités en cascade

Réacteurs agités en série

Réacteurs Piston à recyclage

Réactions auto-catalytiques

Analyse cinétique

Le bilan de masse des réacteurs isothermes idéaux (Réacteur batch (BSTR), Réacteur agité continu

(CSTR), Réacteur tubulaire (PFR))

Méthodes d'analyse et ajustement des données cinétiques

Méthodes mathématiques pour les trois types de réacteurs : BSTR, CSTR et PFR

Méthodes des taux initiaux, de la demi-vie et de pression totale

Transformation Chimique et Rappels Thermodynamique et Cinétique

Bilan de matière dans les réacteurs idéaux (équation générale pour des réacteurs agités à marche

discontinue et à marche continue

Optimisation, performance, taux de conversion, rendement et sélectivité

Les réactions secondaires et les réactions en série

Méthodes graphiques de résolution

Réactions de multiples substitutions et réactions polymériques

Distillation réactive

Thermodynamique et Cinétique

Enthalpie et énergie libre de réaction

Phénomènes énergétiques au cours des réactions chimiques

Effet de la température et de la pression

Equation de l'équilibre énergétique (réaction exothermique et endothermique)

Fonctions Giauque

Bilan énergétique appliqué au réacteur à marche semi-continue

Bilan énergétique appliqué au réacteur agité

Bilan énergétique appliqué au Réacteur tubulaire

Réacteurs en phase non isotherme (capacité calorifique variable, réacteurs adiabatiques)

Réacteurs catalytiques hétérogènes,

Réacteurs non idéaux (temps de séjour, des réservoirs)

Dimensionnement des réacteurs CSTR et PFR

GC.SP.2.1 Simulation des Procédés

A l'issue de cet enseignement les étudiants seront capables de :

justifier de l'importance de la simulation des procédés dans le métier d'ingénieur chimiste

utiliser les principes de calculs des simulateurs de procédés pour analyser les résultats ou le

dysfonctionnement d'une simulation

justifier de l'importance et appliquer les "bonnes pratiques" dans le domaine de la simulation des

procédés

Ce cours présente les bases dans le domaines de la simulation des procédés chimiques.

Après une présentation de l'importance de la simulation des procédés, les domaines d'applications seront

évoqués. Les différents types de logiciels seront décris.

Les principes de fonctionnement et les bases mathématiques seront exposés

Enfin un guide des "bonnes pratiques" sera abordé.

La formation sera réalisée en enseignement mixte ( présentiel et à distance)

FE.GC.2.1 Formation Expérimentale en Génie Chimique

Plan des expériences :

Distillation

Introduction

Courbe d’équilibre

Diagramme enthalpique

Appareillage

Les bilans sur la colonne

Notation

Bilans globaux sur la colonne

Bilans sur le condenseur

Vérification des bilans thermiques sur la colonne

Bilans sur la colonne d’enrichissement

Colonne d’épuisement

Caractérisation de l’efficacité de la colonne : détermination de son nombre de plateaux théoriques

Notion d’étage théorique

Méthode de Mac Cabe et Thiele

Méthode de Ponchon Savarit

Partie expérimentale

Mise en route de la colonne

Première manipulation

Deuxième manipulation

Exploitation des résultats

Mise en régime de la colonne

Etude du régime permanente

Vérification des bilans de matière

Vérification des bilans thermiques

Détermination du nombre de plateaux théoriques

Discussion

Simulation avec le code Hysys

Influence des paramètres clefs

Absorption Introduction à l’absorption et à l’adsorption

Appareillage

Hydrodynamique

Calcul du point de fonctionnement de la colonne

Notion d’unité de transfert

Calcul de l’hauteur d’une unité de transfert

Estimation des hauteurs d’une unité de transfert

Manipulations

Mise en route de la colonne

Etude hydrodynamique de la colonne

Etude de l’absorption du gaz carbonique par une solution de monoéthanolamine

Déterminer la distribution du soluté à l’équilibre dans une solution aqueuse (isotherme d'adsorption)

Etude des réacteurs chimiques

Introduction

Rappels théoriques

Equations de fonctionnement des différents réacteurs idéaux

Détermination des vitesses de réaction

Détermination de la distribution des temps de séjour pour des réacteurs agités ou tubulaires

Détermination de la dispersion axiale dans les réacteurs Piston

Calcul de la conversion (taux de réaction) dans un réacteur non idéal

Procédure expérimentale

Objectif

Dispositif expérimental

Préparation des réactifs et du traceur

Conduite des expériences

Interprétation des résultats

Etude hydrodynamique des réacteurs (le comportement de l'écoulement non idéal)

Etude des taux de conversion des réacteurs et de la cinétique de saponification (détermination de la

constante de taux de réaction et l’énergie d’activation de la réaction)

Simulation des réacteurs tubulaires avec dispersion axiale

Conception d’un procédé de production de cyclohexanone

Introduction

Estimation des propriétés thermodynamiques

Etapes préliminaires

Génération d’un tableau de propriétés en Hysys

Création de la courbe de pression de vapeur

Conception du réacteur

Séparation du gaz et des déchets

Séparation des produits et recyclage

Short-cut distillation

Calcul rigoureux de la colonne

Simulation du procédé global

Ajouter le courant de recyclage

Ajout des opérations concernant l’énergie

Dimensionnement des unités

Dimensionnement d’une colonne à plateaux

Dimensionnement d’une colonne à garnissage

Evaluation économique

Oxydation catalytique de l’ortho-xylène

Introduction

Description du problème

Les hypothèses de calcul

Réacteur tubulaire : comparaison des outils de simulation - Le modèle mathématique

1er

cas : modèle piston

2ème

cas : modèle 1D avec calcul des propriétés thermodynamiques

3ème

cas : modèle 2D avec un écoulement non idéal

Les pompes

Détermination de la courbe caractéristique d’une pompe centrifuge et étude du phénomène de

cavitation.

Conclusion et observations générales

MATÉRIAUX MÉTALLIQUES : STRUCTURES ET RÉACTIVITÉS

MSR.SURF.2.1 Surfaces

Programme :

Introduction

Structure des surfaces CFC (100), (111)

Désorientation de la surface

Energie des surfaces

Introduction

Stabilité des surfaces

Calcul de l’énergie de surface

Phénomènes de germination e croissance

Composition de surfaces d’alliages

Réactivité des surfaces

Phénomènes d’adsorption

Chimisorption non-dissociative

Chimisorption dissociative

Equilibre d’adsorption-désorption

Surfaces-approfondissement

Structure électronique

Adsorption

Analyse des surfaces

Diffraction

Microscopie à effet tunnel

Microscopie à force atomique

Phénomènes d’oxydation des métaux et alliages

Thermodynamique

Etapes élémentaires

Structure

Cinétique de croissance

Contraintes

MSR.TP.2.1 Transformation de Phases

Introduction

Propriétés des métaux

Métallurgie

L’état métallique

Liaison chimique

Introduction à la théorie des bandes

L’empilement atomique

Les défauts dans le métal

Solidification

Propriétés d’alliages/métal de base

Les différents types d’imperfections

Défauts ponctues, linéaires, interfaciaux, volumiques

L’effet de taille de grain

L’effet des autres dislocations

Les diagrammes de phases

Introduction

Composant, phase, constituant

Diagramme d’équilibre

Température, composition, pression

L’énergie d’interaction dans un mélange binaire

Systèmes binaires isomorphes

Changement microstructural pendant la solidification

Diagramme binaire isomorphe

Règle des moments

Les transformations de phases

Mobilité atomique

Transformations reconstructives et displacives

Transformations homogène et hétérogène

Effets des défauts structuraux

Courbes TT

MSR.PM.2.1 Propriétés Mécaniques

Programme :

Les métaux encore au cœur des enjeux économiques

Des matériaux nouveaux pour leurs performances

Des matériaux « classiques » pour leur fiabilité

Métallurgie mécanique : réponse des métaux à des forces ou charges

Comportement mécanique des solides cristallins

Introduction aux propriétés mécaniques

Modes de chargement

Les essais mécaniques (traction, dureté, compression, torsion, flexion, résilience, frottement, fatigue)

Déformations dans les domaines élastique et plastique

Influence de la composition et de la microstructure

Loi de comportement mécanique

Limite d’élasticité et introduction à la déformation plastique

Rupture, glissement, reconstruction

Caractérisation cristallographique

Contrainte critique de glissement

Comportement mécanique des matériaux fragiles

Introduction aux propriétés élastiques des dislocations

Le tenseur de contraintes

Tenseur des déformations

Elasticité linéaire

Propriétés élastiques des dislocations (dislocations + contraintes internes)

Force exercé sur une dislocation par une contraint externe

Origine, densité et multiplication des dislocations (source de Frank et Read)

Notion de limite d’élasticité dans un métal pur monocristallin

Limite d’élasticité d’un polycristal

Limite macroélastique

Solution solides ordonnées et désordonnées

Durcissement d’alliages

FE.MSR.2.1 Formation Expérimentale en Matériaux Métalliques : Structures et Réactivités

Les élèves doivent faire des expériences et apporter un compte rendu en fin de journée, à partir duquel ils sont

évalués. Le compte rendu des manipulations doivent contenir son contexte, des principes théoriques, des

conditions expérimentales et les résultats obtenus.

Titre des expériences :

Etude de gros cristaux d’aluminium obtenus par la méthode de l’écrouissage critique

Détermination du coefficient de transfert (en régime transitoire) de chaleur convective moyen

entre un solide et un fluide

Durcissement structural : étude des propriétés mécaniques de matériaux métalliques

Etude des transformations de phase : cas des transformations diffusives et displacives dans les

aciers

Spectres de diffraction et images en microscopie électronique en transmission

Diffusion à l’état solide : étude du système Cu-Zn

Désorption thermique

Microscopie électronique à balayage

Thermo-calc

Fabrication d’un capteur au Lithium et d’une sonde pH

Matériaux photocatalytiques

PES.2.1 Propriétés Électroniques des Solides

Introduction

Champ électrique

Potentiel électronique

Théorème de Bloch

Propriétés des fonctions de Bloch

Modèle des liaisons fortes

1 atome/maille et 1 orbitale atomique/atome

1 atome/maille et 2 orbitales atomiques/atome

2 atomes/maille

Action de forces extérieures

Mouvement d’un électron

Masse effective

Notion de trou électronique

Propriétés des métaux

Structure de bande des métaux

Energie de cohésion des métaux de transition

Conductivité électrique

Propriétés optiques

Propriétés des isolants et des semi-conducteurs

Semi-conducteurs intrinsèque et extrinsèque

Semi-conducteur inhomogène (jonction p-n dans et hors équilibre)

Vers la future

Échelle nano et mesoscopique

Magnétorésistance géante

FE.PI.2.1 Formation Expérimentale en Projet Informatique

Objectives

Solve a concrete scientific problem requiring the construction of a computer program

Learn to work in a team and know how to present your work

Programme

Analysis of a scientific subject

Choice of method for solving the problem

Translation of the problem to computer form

Encoding and validating the program

Scientific analysis of the results obtained

Defence of the project:

Production of a slide show

Oral presentation

Written report

POL.2.1 Chimie des Polymères

Programme :

Introduction

Application des polymères

Structure des polymères

Polymères linéaires, branchées ou réseau

Homopolymère (atactique, isotactique, syndiotactique)

Copolymère (statistique, alternés, à blocs, greffés)

Polymères cristallins, amorphes, semicristallins

Propriétés thermiques

Température de fusion et chaleur latent

Transition vitreuse et capacité calorifique

Les thermoplastiques et les thermodurcissables

Détermination des masses molaires

Degré de polymérisation

Polydispersité

Polymérisation par étape (linaire et non linéaire)

Réactivité

Avancement de la réaction

Polymérisation en chaine (radicalaire, ionique, anionique, par transfert de groupe)

Polymérisation par coordination (Ziegler-Natta, isotactique, métallocènes, méthathèse)

FE.CMB.2.1 Formation Expérimentale en Chimie Moléculaire et Biochimique

Objective :

Les élèves doivent faire des expériences dans différents laboratoires : organique, biochimique et/ou

polymérique. Orientés par les professeurs et sur base d’une recherche bibliographique (théorie,

détermination des mécanismes réactionnels etc), ils sont responsables pour le choix des réactifs, pour

toute le montage au laboratoire (filtration de suspensions etc), pour la manipulation chimique, pour les

mesures pendant la réalisation des essais (pression de vapeur, contrôle de température et temps de

réaction etc), pour les analyses et caractérisation des gâteaux de filtration ou des produits issues d’autre

séparation mécanique ou chimique (à partir des techniques suivantes : chromatographie couche mince,

résonance magnétique nucléaire, mesure du point de fusion, infrarouge, mesure de viscosité, mesure de

l’indice de fluidité etc) et pour les calculs (détermination des molécules, des poids moléculaires, du

rendement etc).

L’évaluation est effectué à partir d’un rapport complète (contexte, théorie, conditions expérimentales

et résultats obtenus) pour chaque travail réalisé dans les différents domaines et d’une présentation oral

e concernant un des thèmes abordés.

MCC.MRH.2.1 Management des Ressources Humaines

Manager dans l’organisation

Organisation et situation de management

Manager ses collaborateurs

Dimension interpersonnelles

Groupes et équipes de travail

Manager en transversal dans un logique « projet »

« Manager » sa hiérarchie

Management et pouvoir

Analyse stratégique de l’acteur : le pouvoir du travail

La prise de décision

Management des autres et de soi

Management des autres (motiver, évaluer)

Management de soi

Manager son temps et son rapport au temps

Manager le rapport à son travail et à sa carrière

LC.ANG.2.1 Anglais

1/ Révisions des bases de la langue

- grammaire (suite de la 1ère Année) (livres et CD Roms)

2/ Anglais scientifique (suite) : cours, livres et polycopiés

- utilisation de documents authentiques et mises en situation professionnelles : entraînement à la compréhension

et à l’expression écrite et orale

- Nos sources : Les contenus des cours scientifiques de 2ème Année , les documents obtenus auprès de nos

collègues scientifiques de l’Ecole et à la bibliothèque de l’Ecole ( livres , revues scientifiques, etc.), les

documents obtenus dans les entreprises , sur Internet et les programmes de vulgarisation scientifique des

télévisions anglaises et américaines et CD Roms

- avec les conseils et la collaboration des enseignants-chercheurs scientifiques de l’Ecole : travail des élèves sur

des notions théoriques importantes, la description de procédés, la description d’appareils et leur utilisation,

études sur les usines et installations industrielles, etc.

3/ Cultures des pays anglophones (suite)

- exposés, comptes rendus écrits, débats et réflexion sur les stages de découverte de l'entreprise de fin de 1ère

Année : présentation de l’entreprise, type d’entreprise, caractéristiques, le site industriel, le travail effectué, les

métiers et le contexte humain, ce que l’élève a observé et appris

- lectures et recherches personnelles, rédaction de résumés, de comptes rendus, exposés suivis de questions,

débats.

LC.LV2.2.1 Langue Vivante 2

Identique à la première année

DEUXIÈME ANNEE DU CYCLE INGENIEUR

SEMESTRE 2

CSA.2.2 Semaine ATHENS

Ce module comprend un cours d'une semaine à choisir parmi l'ensemble de ceux qui sont offerts par les

différents partenaires ainsi qu'un programme d'activités culturelles organisé par l'université hôte.

Les élèves doivent choisir, par ordre de préférence, trois modules parmi toutes les propositions des huit Grandes

Ecoles d’Ingénieurs de ParisTech et des 13 universités européennes faisant partie du réseau ATHENS.

L’évaluation est effectuée par une note prise en compte dans le tronc commun scientifique.

CHIMIE MOLÉCULAIRE ET BIOCHIMIQUE

CMB.BIO.2.2 Biochimie

Programme :

Introduction

Structure des protéines (projections)

Des enzymes (affinité et inhibition)

L'équilibre et les paramètres cinétiques (effets du pH et de la température) des réactions enzymatiques et

microbiennes. Inhibition et désactivation enzymatique

Le comportement des cellules dans les cultures et détermination de la concentration cellulaire : consommation de

substrat, et de la formation de produit. Paramètres de modélisation mathématique et de la croissance cellulaire.

Introduction aux bioproduits

Extraction des protéines

Des processus basés sur des différences de poids moléculaire, sur la solubilité, sur la charge

électrique, sur des ligands d'affinité, sur l’adsorption sélective et sur l'hydrophobicité

Techniques de récupération et de purification des protéines et comparaison des performances des

principales techniques

Culture cellulaire

Exemples de produits commercialisés (introduction aux bioréacteurs homogènes et hétérogènes)

CMB.OC.2.2 Organométallique et Catalyse Appliquée

Complexes organométalliques

Des liaisons métal-ligand

Réaction complexes

Cinétique des réactions complexes

Introduction à l’état d'équilibre (principe de Bodenstein), l'étape cinétiquement déterminante, réactions en chaîne

en phase gazeuse

Radicaux, la pyrolyse de composés organiques (mécanisme de Rice-Herzfeld) , les inhibiteurs, les activateurs et

la période d'induction, des réactions en chaîne ramifiée

Catalyse appliquée (développement durable, chimie verte)

Catalyse (homogène et hétérogène) et cinétique des réactions enzymatiques

Cycles et réactions de catalyse

Applications en catalyse homogène

RAD.2.2 Radioactivité

Introduction

Atome, noyau, proton, neutron, électron, positron, nucléon, deutéron

Nombre magiques (modèle en couche)

Définition de radioactivité

Radioactivité alfa, beta et gamma

Période radioactive

Cohésion du noyau (interaction fortes et faibles)

Transformation des noyaux (désintégration, capture électronique)

Energie de fission et de fusion

Limites nocifs de réactivité pour les humains et pour l’environnement

Déchets radioactifs

THERMOSTATISTIQUE ET MODÉLISATION MOLÉCULAIRE

TMM.MM.2.2 Modélisation Moléculaire

Why we need modeling?

Introduction

The roles of theory in chemistry

Theory and measures

Theory and chemical interpretations

Theory and simulation

Theory and experiments

Molecular mechanics basis

Introduction

Potential energy terms

Some comments on the treatment of non-bonded energy terms

Long range electrostatic interactions

Different force fields

General rules for the use of MM approaches

Limitations of the MM approach

Algorithms for exploring the energy surface

Introduction

Minimization algorithms

Some examples

Molecular dynamics

Introduction

Statistical mechanics

The statistical mechanics basis of dynamics

Newton’s equation of motion

Running a simulation

Stability of a simulation

Analysis of molecular dynamics simulations

Solvent in a molecular dynamics simulation

Semiempirical methods

Introduction to DTF

TMM.TS.2.2 Thermostatistique

Plan du cours :

Introduction

Les ensembles statistiques

La notion d’ensemble statistique

L’ensemble canonique

Température et entropie en thermodynamique statistique

Autres ensembles statistiques

Fluctuations et condition d’équivalence entre les ensembles

Application aux systèmes « dilués »

Statistique de Boltzmann, Fermi-Dirac et Bose-Einstein

Gaz parfait

L’approximation classique

Formalisme de Lagrange-Hamilton et fonction de partition classique

Théorème d’équipartition de l’énergie et mouvement Brownien

Théorie des fluides moléculaires : le modèle de van der Waals

Retour aux ensembles statistiques : introduction aux méthodes de simulation moléculaire

OPT.GC.2.2 Option Génie Chimique

Objectives: At the end of this course, students will know how to:

- Produce a simplified simulation of a real industrial process: choice of reactor, identification and optimization of

operating parameters (linear and non linear optimization(data approximation)), choice of separation operations.

- Modeling and simulation of a steady state process (linear and non linear systems) and of a transient processes

(systems of ordinary differential equations)

- Evaluate the unit's performance (production, selectivity...).

- Evaluate the economic potential of the process.

- Observe the influence of operating parameters and optimization parameters.

- Present the results.

Examples of project subjects:

- Modeling and simulation of propylene oxide polymerization

- Design of non-isothermal tubular catalytic reactors - Technological and economic aspects

Outlets: Process Engineer

Strong points of the course:

- master simulation software for professional processes

- project procedure

Program:

Course on "demand" concerning aspects of simulation, particularly the economic evaluation.

Projects: Steady state and transient state simulation of an industrial unit.

Model, optimize and evaluate the unit.

Industrial process softwares: HYSYS, ASPEN PLUS, COMSOL Multiphysics, ICARUS, SCILAB

OPT.AI.2.2 Option Assemblages Inorganiques : de la molécule aux matériaux

Ce cours a pour objectif de donner les règles de construction de tous les systèmes inorganiques mais aussi de

montrer combien cette chimie inorganique est vivante (!) et présente de nombreuses applications dans des

problèmes actuels (énergie, environnement, stockage de l’information, nanotechnologies …).ProgrammeI -

Chimie inorganique : liaisons et propriétés chimiques

Cette partie devrait presque être une révision ou de mise en application des concepts supposés déjà connus

(liaisons chimiques, théorie des groupes …)

II - Les éléments de transitions, complexes et propriétés

Il s’agit de passer de la théorie du champ cristallin déjà vue par la plupart des élèves à la théorie du champ de

ligand basée sur une approche moléculaire

III - Propriétés physiques, magnétiques et optiques

Le cours oral se limitera aux application optiques (spectroscopie, couleur, luminescences) des métaux de

transition et des lanthanides. Le poly donne une introduction aux couplages magnétiques.

------------------ Cours -------------------------- TD ----------------------------

1) Survol de la table périodique TD piles et batteries

2) Chimie des 2p-3p (Al, Si, P) TD silicates et silicones

3) Condensation minérale TD assemblages moléculaires

4) Complexes de métaux de transition TD AgCl et photographie

5) champ cristallin champ de ligand TD la couleur

6) spectroscopie optique TD luminescence, le laser rubis

7) Lanthanides TD le YIG et le YAG

8) Valences mixtes. TD Couplages magnétiques

OPT.PCA.2.2 Option Physico Chimie Analytique pour la bioanalyse et l’environnement

Objectives

The module consists of working on a project with the support of theoretical teachings (16 sessions in all,

including the evaluation).

Each group of students (6 to 7 students) is given a subject and will be monitored by a teacher (see "group"

session). The aim of this project is to find methods in the scientific literature (electrochemistry, chromatography

and electrophoresis) to quantify traces/ultratraces (synthesis impurities, pollutants, biomolecules of

pharmaceutical application...) in complex matrices, defined by the project. The different methods selected will be

compared in terms of quality of precision, ease of analysis, etc... and a choice will be made on the most

appropriate method.

Concerning the air pollution, its classification and regional and global effects (the reduction of the ozone

layer and the greenhouse effect, for example), the work was focused on the monitoring, surveillance and

control of air pollution and on the air emissions inventory (concepts, techniques and models) based on

the dispersion of pollutants in the atmosphere, which can be controlled by software based on theoretical concepts

and real air samples.

Programme :

The theoretical teaching covers the essential methodologies in all the fields requiring control and analysis,

providing access to quantitative information and interactions in solutions. It essentially concerns separation and

electroanalytical methods, in classic or miniaturised form. Miniaturisation of integral systems is developed for

combination synthesis, protein crystallisation, amplification of DNA fragments, proteolytic digestion,

immunodiagnostics, liquid/liquid extraction and separation systems. In this context, integral analytical

microsystems offer very strong potential for fields from chemical analysis to biological analysis. Aspects of

separation, sample treatment, coupling separation methods with methods of sensitive and specific detection

(fluorescence, mass spectrometry...) will thus be covered. The electroanalytical methods, particularly

electrochemical sensors, will be treated by providing the theoretic basics for reasoned use of these tools; the

accent will be place on electrochemical biosensors (production, characteristics, advantages and limitations) and

electrochemical microscopy, a recent electrochemical method used to for local microscopic analysis of

biological and chemical samples using miniaturised sensors. Furthermore, the "quality control" theme will be

presented, including standards, traceability and life cycle analysis. Indeed, engineers are increasingly required to

check the purity and stability of a product using traceable methods (analytical traceability of measurements,

method validation, sampling, calibration, statistical methods, report and archiving, regulations, aptitude tests) in

view of their accreditation by current standards which are now international. Within the context of sustainable

development, life cycle analysis (or eco-report) of products will be increasingly required, because it provides an

effective and systematic way of evaluating the environmental impact of a product, service or process and

reducing the pressure of this product on resources and the environment throughout its life cycle.

OPT.MSR.2.2 Option Matériaux métalliques : structures et réactivités CMA

Suite à l’introduction sur la structure des matériaux métalliques effectuée en tronc commun, cette option

a pour objectif d’établir le lien étroit structure/propriétés qui existe dans ces matériaux, lien indispensable

au design, à l’élaboration et au développement de matériaux fonctionnels parfaitement optimisés.

Les matériaux métalliques sont omniprésents en tant que matériaux de structure dans notre quotidien,

mais ils jouent également un rôle crucial dans nombre de secteurs de pointes tels que l’aéronautique, le

nucléaire (gainage de combustibles, éléments de structure des réacteurs…), l’énergie (Stockage par voie

solide de l’hydrogène…) ou le médical (développement de nouveaux systèmes biocompatibles) pour

lesquels ils doivent répondre à un cahier des charges extrêmement contraignant. L’utilisation de ces

matériaux repose alors sur la maîtrise de nombreux paramètres qui relient les aspects structuraux de la

matière à ses propriétés finales.

Ce module recouvre à la fois les propriétés découlant de la structure massive du matériau (propriétés

mécaniques en particulier) et les propriétés découlant directement de sa structure de surface tels que les

phénomènes d’adsorption, d’oxydation, de corrosion, ou l’aspect catalytique. Il propose donc un

enseignement transversal qui couvre à la fois des aspects de métallurgie, de mécanique des matériaux,

d’électrochimie, de science des surfaces et interfaces et de catalyse.

Chacun des cours d’option proposés s’attachera à présenter des éléments concrets permettant de

comprendre, aux différentes échelles d’observation (atomique, microscopique…), l’influence de

l’organisation structurale de la matière (cristallographie, chimie, électrochimique, étude des défauts,

microstructure) sur l’évolution de propriétés macroscopiques importantes telles que les propriétés

mécaniques ou la réactivité de surface et décrira par quelques exemples les applications qui en découlent.

Cet ensemble de cours apportera notamment des éléments de réponse permettant de comprendre les

problèmes de durabilité des matériaux qui animent les laboratoires de recherche et conditionnent souvent

grandement les choix stratégiques des entreprises.

OPT.CMA.2.2 Option Chimie moléculaire avancée : synthèse asymétrique et rétrosynthèse

Synthèse asymétrique et applications

Description: Dans le domaine de la synthèse chimique organique, il est utile de se doter d’outils efficaces

pour la réalisation de molécules biologiquement actives plus ou moins complexes. En effet, certaines de

ces molécules, naturelles ou non, doivent leur efficacité spécifique à leur structure et plus précisément à

la nature des centres stéréogéniques qu’elles peuvent contenir.

Le défi de la synthèse asymétrique est de contrôler à chaque étape, la formation des différents

centres successifs pour générer la bonne stéréochimie finale à l’ensemble de la molécule active.

La synthèse de composés énantiomériquement purs est ainsi devenue l'un des domaines les plus

importants de la chimie de synthèse. Ce cours vise à illustrer par des exemples concrets les différentes

stratégies utilisées pour concevoir et mettre en œuvre de nouvelles méthodes de synthèse de composés

énantiomériquement purs. Ceci sera illustré dans le cadre de la synthèse totale de composés

biologiquement actifs.

Les objectifs du cours sont les suivants :

Reconnaître l’importance de la chiralité en synthèse organique en lien avec l’activité biologique des

molécules.

Reconnaître et analyser les étapes clés et les motifs importants lors de synthèses asymétriques

multi-étapes.

Etre capable de dessiner et visualiser des structures et des états de transitions en 3 dimensions.

Reconnaître les principes importants en stéréochimie et les appliquer à des situations nouvelles.

Contenu: Introduction

I. Séparation d’énantiomères – Utilisation du pool chiral

I.1. Rappels énantiosélectivité

I.2. Cristallisation spontanée

I.3.Dédoublement à l’aide d’auxiliaires chiraux

I.4. Chromatographie

I.5. Dédoublement cinétique

I.6. Utilisation du pool chiral

II. Formation stéréosélective de liaisons C-C

II.1. Alkylations diastéréosélectives d’énolates

II.1.1. Alkylation d’anions chiraux de glycine

II.1.2. Alkylation d’hydrazones

II.1.3. Alkylation d’oxazolidinones

II.2. Aldolisation dia- et énantio-contrôlées

II.2.1. Oxazolidinones d’Evans

II.2.2. Aldolisation selon Mukaiyama

II.2.3. Catalyse organique

II.3. Réactions de Diels-Alder asymétriques

II.3.1. Utilisation de copules chirales

II.3.2. Catalyse par des acides de Lewis chiraux

II.4. Réactions d’allylation des aldéhydes

III. Hydrogénations asymétriques

III.1. Oléfines

III.2. Cétones

IV. Réactions d’oxydation asymétriques

IV.1. Epoxydation

IV.1.1. Sharpless

IV.1.2. Katsuki-Jacobsen

IV.2. Dihydroxylation

V. Applications industrielles

V.1. Synthèse du Tamiflu

V.2. Synthèse du Discodermolide

Retrosynthesis

Description: In this course, the student will be introduced to the art of total organic synthesis by the way of

retrosynthesis. The basic concepts of retrosynthetic analysis, the recognition of structures and

substructures in complex molecules, the reaction(s)-functional group interconversion(s) sequences, the

sub-units for the synthesis (synthons, chirons), and the synthetic approaches (divergent / convergent) will

be explained and exemplified by shorts sequences as well as some classics in total synthesis.

The students will have to work in teams (several syntheses) on a recent scientific paper on

retrosynthesis and to make an oral presentation for their evaluation and complete themselves their

formation through those other examples..

Content: Retrosynthetic analysis, structure analysis (constitution, stereochemistry), structures-reactions

relation, disconnections, functional group interconversions, synthons and synthetic équivalents, chirons,

convergent and divergent syntheses.

Classical retrosynthesis and syntheses (Woodward, Corey, Hanessian, etc.), work on short sequences,

analysis of scientific papers and comparison between different approaches for the synthesis of one

structure.

OPT.TMM.2.2 Option Thermostatistique et modélisation moléculaire

HSC.2.2 Histoire des Sciences

Objectifs :

This course explores our chemical heritage, surveying the contribution of chemistry to society, science and

technology. We focus on the questions and controversies that chemistry has evoked over the centuries and use

them as case studies to gain insight into the similar questions and controversies of today.

Programme

This course surveys the history of chemical technology (metals, medicine, glass, dyes, etc.) from prehistory to

modern times as well as the early philosophical conceptions of matter. We chart the progress of western

chemistry from its origins through the middle ages, renaissance, and into the scientific revolution. In

particular we investigate the contribution of chemistry to the scientific revolution, a contribution that until

recently had been marginalized in the "classical" histories of science. We explore the early atomic and

chemical theories proposed by Van Helmont, Boyle, and Newton, Stahl, Geoffroy and many others upto the

discovery of the periodic law and the beginnings of synthetic organic chemistry. We investigate the development

of the chemical industry from both the positive and the negative sides and discuss the origins of the modern day

"chemophobia".

From an epistemological point of view we ask: What is science? How do we recognize good science, bad

science, and pseudo-science? What is the relationship between observation and expectation, between theory and

experiment, between science and technology?

SI.2.2 Stage Ingénieur

Objectifs :

Conduire tout ou partie d’un projet de type ingénieur sur site industriel : centre de R&D ou centre de production,

voire interfaces

Programme :

Le stage ingénieur en entreprise est de 5 mois minimum (6 mois maximum), il débute fin mars pour se finir en

août.

Contexte :

TPE, PME – PMI, GE, dans le domaine de la chimie, et connexes.

L’attention portée au stage par les élèves-ingénieur est reconnue. Outre les notes et les crédits ETCS, les prix du

« meilleur stage 2A France » et du « meilleur stage 2A à l’étranger » sont remis lors de la cérémonie de remise

des diplômes.

Les critères retenus pour ces distinctions sont basés sur l’accomplissement technique du sujet mais aussi sur

l’évaluation par l’équipe d’accueil et l’appréciation par le jury de compétences transversales telles : l’intégration,

le travail en équipe, l’esprit d’émulation, la gestion de son projet… mais aussi, la valorisation faite par l’étudiant

de son stage dans le cadre du développement de son projet professionnel (et restituée par sa fiche d’appréciation,

son bilan – résumé et son CV actualisé).

Modalités d'évaluation : rapport écrit et bilan – résumé notés / soutenance orale devant un jury notée /

appréciation du maître de stage intégrée dans la notation.

Titre du stage de l’élève : Caractérisation de traitements de surfaces hydrophobes

Durée : 5 mois

Entreprise d’accueil : V&M France