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AgrégationChimie

Cours

Voici quelques polycopiés correspondant au cours que je fournis à l'ENS de Lyon. Ils peuvent vous donner une idée du niveau de connaissance enseigné et potentiellement exigible en fin d'année pour le concours. Ces polycopiés n'ont pas vocation à remplacer la préparation à l'agrégation de chimie dans un centre spécialisé comme les ENS. Cependant, ils peuvent être intéressants pour les étudiants préparant d'autres concours d'enseignement comme le CAPES ainsi que les enseignants titulaires. Ils peuvent également servir pour les étudiants préparant un cursus scientifique en physique ou en chimie, aussi bien à l'université qu'en classe préparatoire. De même, il pourra éclairer toutes les personnes souhaitant avoir une approche détaillée des sujets concernés.

Si vous avez une remarque ou un commentaire à faire sur une des ressources disponibles, n'hésitez pas à me contacter par mail.

Incertitudes

  • Polycopié de cours sur les incertitudes.
    Contenu du cours :

    Procédure d'évaluation des incertitudes, vocabulaire de métrologie, chiffres significatifs, incertitude-type, écart-type, erreur systématique, erreur aléatoire, incertitude de type B, incertitude de type A, répétabilité, théorème central limite, distribution gaussienne, propagation des incertitudes, formule de Welch-Satterthwaite, distribution de Student, verrerie de précision, balances, covariance, corrélation linéaire, test du χ2, niveau de confiance.

    Ce polycopié en est à sa première version. Je vais essayer de rajouter des exemples et rendre le tout un peu plus pratique. De même, les recommandations sur l'utilisation des appareils devraient être complétées. Il se peut que je fasse un énoncé de TP prochainement sur l'estimation des incertitudes pour un dosage. Bien qu'initialement destiné aux étudiants préparant l'agrégation, le cours a été crée pour répondre aux exigences des nouveaux programmes sur les incertitudes au lycée et en classe préparatoire. Il est donc plus complet que ce qui est exigé dans les programmes officiels mais j'espère qu'il pourra aider aussi bien étudiants qu'enseignants à mieux appréhender les incertitudes.

Liens supplémentaires

Liens

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LaTeX : Principes, survie en milieu scientifique ou pédagogique

Polycopié


Plan du cours et liens
Les chapitres sont les suivants :
  1. Concepts de base et philosophie : Comparaison avec Word, OpenOffice et principe général de production d'un document.
  2. Principes généraux de typographie : Quelques règles générales sur les choses à faire et à ne pas faire en général (indépendant de LaTeX), les formats de fichier d'image et leur utilisation, quelques règles de typographie scientifique.
  3. Commandes de bases : différences entre environnement et commande, commentaires.
  4. Structure d'un fichier : comment faire une page, un chapitre, une table des matières, des annexes (appendices), un index.
  5. Commandes usuelles pour le texte : Tout ce qui concerne la mise en forme d'un texte (notes, références croisées, liens hypertexte).
  6. Les figures : Tout ce qui concerne les figures (images) avec leur environnement (légendes, placement, etc).
  7. Les tableaux : Tout ce qui concerne les tableaux : colonnes ajustables, lignes, colonnes ajustées sur la virgule, etc.
  8. Le mode mathématique : les symboles, les matrices, équations alignées, les matrices, exposants, indices, écrire au-dessus, en dessous, les cas.
  9. La bibliographie : quelques logiciels pour la création des entrées, plus de détails avec Zotero, utilisation et personnalisation.
  10. Les examens : la classe exam et son utilisation.
  11. Sujets avancés :
    • Les macros et commandes personnalisées
    • Tous les symboles disponibles
    • Affiner la mise en page (package geometry)
    • Les compteurs
    • Faire du dessin (TikZ/Pgf et PsTricks)
    • Les posters
    • Faire une présentation (package beamer, j'ai fait un template pour l'ENS de Lyon)
    • Dessin de molécules (avec chemfig)
    • Affichage de code source (avec lstlistings)
  12. Les erreurs et les avertissements : les messages les plus courants et les problèmes associés.
  13. Ressources : un ensemble de liens pour une lecture plus approfondie.
  14. Annexes : description de différents éditeurs (Kile, TeXmaker), gestionnaires de bibliographie(Zotero, Mendeley), aide-mémoire pour certains caractères, différences de typographies pour la ponctuation en anglais et en français

Liens

  • L'essentiel du cours est basé sur la traduction du Wikibook.
  • Pour les gens en sciences humaines et sociales, le site Maïeul Rouqette est une référence de choix pour toutes les spécificités (citation, bible, prose, etc). La base est compilé sous forme d'un livre très intéressant.

Exercices

Voici une suite d'exercices en LaTeX. Les énoncés et des fichiers avec les packages de base nécessaires sont inclus dans les répertoires correspondants. J'ai indiqué les références correspondant au exercices.

  1. Compiler un document
  2. Document basique
  3. Outil Texmaker Description de Texmaker et quelques astuces pour être plus efficace (macros, compilation)
  4. Figures
  5. Tableaux
  6. Mathématiques
  7. Bibliographie
  8. Macros
  9. Mise en page
  10. Présentation
  11. Dessin
  12. Examen
  13. Template
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Complexes, chimie organométallique, chimie inorganique

  • Polycopié de cours sur les complexes
    Contenu du cours :

    effet chélate, effet macrocycle, théorie du champ cristallin, série spectrochimique, théorie du champ des ligands, spectroscopie électronique, diagrammes de Tanabe-Tsugano, formalisme de Green, cycle catalytique, addition oxydante, hémoglobine, pseudo rotation de Berry, liaisons multiples, carbènes, métathèse, couplage spin-orbite, LASER, éléments f, effet d'antenne, magnétisme, formule de Van Vleck.

    Ce polycopié est en place depuis plusieurs années, il devrait peu évoluer. Bien que destiné à des élèves préparant l'agrégation, il peut intéresser les professeurs ou étudiants en classe préparatoire avec l'introduction des méthodes de fragment dans les nouveaux programmes. Les devoirs surveillés contiennent également des exercices avec interactions entre des fragments.


Devoirs écrits, exercices, bibliographie

Devoirs et exercices

Complément bibliographiques

Des références sont données à la fin du polycopié, je recite ici quelques unes qui me semblent importantes ou intéressantes.
  • Orbital interactions in chemistry, Thomas A. Albright, Jeremy K. Burdett, Myung-Hwan Whangbo 9780471080398 Pour moi, la bible incontestée de la chimie orbitalaire dans son ensemble. Les nombreux chapitres sur la chimie organométalliques sont des incontournables.
  • The organometallic chemistry of the transition metals, Robert H. Crabtree 978-1118138076 Un livre plus axé sur les concepts qui donne accès à tout le vocabulaire de la chimie organométallique sans être trop théoriques.
  • Organotransition Metal Chemistry From Bonding to Catalysis, John F. Hartwig 978-1891389535 Très complet sur l'aspect cycle catalytiques avec un chapitre par type d'étape impliquée.
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Chimie orbitalaire

  • Polycopié de cours sur la chimie orbitalaire
    Contenu du cours :

    Théorie de Hückel, réactions péricycliques, équation de Klopman-Salem, réaction de Diels-Alder, méthode des fragments, théorie des perturbations, réactivité, règles de Woodward-Hoffmann.

  • HuLis Un logiciel de calcul de type Hückel et valence bond. Ultra-intuitif et super simple d'utilisation avec de beaux graphismes et tout ce qu'il faut pour faire des calculs de type Hückel en 2 temps 3 mouvements.
  • Bibliographie
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Thermodynamique

  • Polycopié de cours de thermodynamique pour la préparation à l'agrégation de physique-chimie option physique. Le cours en est à sa première version et sera amené à être complété, essentiellement par des exercices.
    Contenu du cours :

    Premier principe, second principe, équilibres, déplacements d'équilibres, potentiel chimique, propriétés colligatives, grandeurs de mélange, diagrammes binaires

  • Bibliographie
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Cinétique

  • Polycopié de cours de cinétique pour la préparation à l'agrégation de physique-chimie option physique. Le polycopié est à peine embryonnaire et est amené à être complété par des exercices.
    Contenu du cours :

    Cinétique formelle, mécanistique, cinétique en réacteur ouvert.

  • Exercices de base
  • Bibliographie
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Théorie de l'état de transition / Théorie du complexe activé

  • Polycopié de cours sur la théorie de l'état de transition
    Contenu du cours :

    D’Arrhénius à la faillite de la théorie des collisions, Bases de la physique statistique, Fonctions de partition, Théorie de l’état de transition, Effet isotopique, Influence de la force ionique, Influence du solvant, Réactivité comparée, Grandeurs d'activation, Volume d'activation.

    La plupart des examens concernent le calcul de grandeurs d'activation et du calcul d'activation afin de remonter à des informations sur un mécanisme réactionnel.


Devoirs écrits et exercices

Devoirs et exercices

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Examens divers

Tous ces devoirs ont été rédigés dans le cadre de l'agrégation. Leur rédaction a souvent exigé beaucoup de travail, je vous demande donc de respecter la licence CC-BY-SA sur les morceaux de sujets créés par mes soins ainsi que sur l'intégralité des corrections. J'ai essayé de citer les références des œuvres dans lesquelles j'ai puisé mon inspiration.

  • Agrégation blanche pour l'agrégation de chimie, promotion 2013-2014 :
    • Épreuve sur le fer Modélisation d'un haut fourneau sur le plan thermodynamique, diagramme de Rist, spectroscopies, spectroscopie Mössbauer, isothermes d'adsorption, corrosion du fer, droites de Tafel, théorie de Wagner et Traud, modèle de Langmuir, modèle BET, diagramme fer-carbone, courbes de refroidissement isotherme, refroidissement continu.
    • Corrigé de l'épreuve sur le fer, les sources des exercices sont données à la fin du corrigé.
  • Agrégation blanche pour l'agrégation de chimie, promotion 2016-2017 :
    • Épreuve sur le soufre, Thermodynamique de l'oxydation du dioxyde de soufre, spectroscopie de l'ion S42+, structure cristallographique et électronique de la molybdénite, électrochimie d'un complexe modèle de la molybdénite, cinétique de l'oxydation d'un thiol, détermination du pKa du benzofuroxane.

      Thermodynamique
      — Matthew J. KING et al. Sulfuric acid manufacture : analysis, control, and optimization. Second edition. Amsterdam ; Boston : Elsevier, 2013. ISBN : 978-0-08- 098220-5

      S42+
      — Leif J. S AETHRE et Odd GROPEN . “Structure and bonding in square-planar chalcogen rings”. en. In : Canadian Journal of Chemistry 70.2 (fév. 1992), p. 348– 352. DOI : 10.1139/v92-049.

      Spectroscopie IR/Raman
      — Robert C. BURNS et Ronald J. GILLESPIE . “Vibrational spectra and analyses of the S42+, Se42+, Te42+, and trans-Te2Se22+ polyatomic cations”. In : Inorganic Chemistry 21.11 (nov. 1982), p. 3877–3886. DOI : 10.1021/ic00141a004.
      — Robin J. H. CLARK , Trevor J. DINES et Lindsay T. H. FERRIS . “Resonance Raman spectroscopic studies on the Group 6B polyatomic cations S42+, Se42+, and Te42+”. en. In : 11 (jan. 1982), p. 2237–2242. DOI : 10.1039/DT9820002237.
      Molybdénite

      — Roscoe G. DICKINSON et Linus PAULING . “THE CRYSTAL STRUCTURE OF MOLYBDENITE”. In : Journal of the American Chemical Society 45.6 (juin 1923), p. 1466–1471. DOI : 10 . 1021 / ja01659a020.
      — Tawinan CHEIWCHANCHAMNANGIJ et Walter R. L. LAMBRECHT . “Quasi- particle band structure calculation of monolayer, bilayer, and bulk MoS${}_{2}$”. In : Physical Review B 85.20 (mai 2012), p. 205302. DOI : 10.1103/PhysRevB. 85.205302.
      — Kin Fai MAK et al. “Atomically Thin MoS 2 : A New Direct-Gap Semiconductor”. en. In : Physical Review Letters 105.13 (sept. 2010). DOI : 10.1103/PhysRevLett.105.136805.
      — Paul D. FLEISCHAUER et al. “Electronic structure and lubrication properties of molybdenum disulfide : a qualitative molecular orbital approach”. In : Langmuir 5.4 (juil. 1989), p. 1009–1015. DOI : 10 . 1021/la00088a022.

      Électrochimie
      — Hemamala I. KARUNADASA et al. “A Molecular MoS2 Edge Site Mimic for Catalytic Hydrogen Generation”. en. In : Science 335.6069 (fév. 2012), p. 698– 702. DOI : 10.1126/science.1215868.
      — H. H GIRAULT . Electrochimie physique et analytique. French. 2012. ISBN : 978-2-88915-036-6
      Cinétique

      — M. SHIPTON , T. STUCHBURY et K. BROCKLEHURST . “Evaluation of benzofuroxan as a chromophoric oxidizing agent for thiol groups by using its reactions with papain, ficin, bromelain and low-molecular-weight thiols”. en. In : Biochemical Journal 161.3 (mar. 1977), p. 627–637. DOI : 10.1042/bj1610627.
      — M. SHIPTON et K. BROCKLEHURST . “Benzofuroxan as a thiol-specific reac- tivity probe. Kinetics of its reactions with papain, ficin, bromelain and low- molecular-weight thiols”. en. In : Biochemical Journal 167.3 (déc. 1977), p. 799– 810. DOI : 10.1042/bj1670799.
  • Corrections des sujets de chimie de l'agrégation de physique :
    • Année 2001 : Raffinage du nickel (procédé Mond), électrolyse du nickel, synthèse de l'aspartame, catalyse enzymatique, mécanisme de Michaelis-Menten, réactions du méthanal, bakélite, pentaérythrol.
    • Année 2010 : Traitements de surface des matériaux, dépôts électrochimiques, brillanteurs organiques, diagramme de Frost du phosphore, nitruration, cataphorèse.
  • Devoir de cinétique 2 :
    • Énoncé (2014-2015) : Contrôle cinétique versus contrôle thermodynamique (Centrale MP 1997), transfert d'atome d'hydrogène (Agrégation de chimie 2001 C), réacteur piston à recyclage (inspiré du livre Réactions et réacteurs chimiques cinétique chimique : cours et exercices corrigés), réacteurs parfaits, réacteur piston, réacteur parfaitement agité continu, comparaison entre RP, RPAC et réacteur piston à recyclage, théorie de l'état de transition (inspiré de l'examen de 2013 de mon cours sur la théorie de l'état de transition).
    • Corrigé
    • Énoncé (2015-2016) : Approche mécanistique d’une réaction hétérogène catalysée : isotherme de Langmuir, modèles de Hougen-Watson, (Hill Introduction to chemical engineering), Éléments d’optimisation de divers réacteurs : maintient d'un fonctionnement isotherme dans un réacteur piston, stabilité d'un réacteur continu parfaitement agité en fonctionnement adiabatique (Roberts Chemical Reactions and Chemical Kinetics), Méthode du saut de température : Théorie et application pour une réaction simple, une réaction en deux étapes (Bernasconi, Relaxation Kinetics, Kao et Tsien, Biophys. J., 1988, 53, pp 635-639, Fisher et Sligar, Biochemistry, 1987, 26, pp 4797-4803), Oxydation par les cythochromes P450 de l'éthanol : modèle de Michaelis-Menten (agrégation 2007A).
    • Corrigé
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