Chimie mathématique

Après avoir rappelé les principes fondamentaux de la mécanique quantique, on décrit la structure électronique de l'atome d'hydrogène, des atomes légers, de la molécule d'hydrogène et des molécules diatomiques. A cette occasion, sont introduites les deux notions essentielles de la chimie quantique : la théorie des orbitales et l'approximation LCAO. Avant d'aborder le dernier chapitre qui traite véritablement de molécules, les notions de structure électronique des atomes, de la classification périodique des éléments (Tableau de Mendeleïev), du modèle de Lewis de la liaison chimique et des règles de Gillespie pour expliquer la géométrie en 3D des molécules sont explicités en lien avec les notions de chimie quantique vues jusqu'à présent. Enfin, le développement de la méthode de Hückel permet l'étude des molécules organiques conjuguées en relation avec leurs propriétés expérimentales. Au fil du cours sont rappelés et interprétés les concepts d'énergie de liaison et de résonance. On discute aussi des quantités observables comme les longueurs de liaison, les potentiels d'ionisation, les électroaffinités.

Table des matières 1. Origines de la mécanique quantique 2. Principes de mécanique quantique - Dynamique des systèmes atomiques et moléculaires (microscopiques): A) Les postulats de la mécanique quantique. B) Particule dans une boîte 3. L'atome d'hydrogène et les hydrogénoïdes: A) Equations radiale et angulaire. B) Interprétation des fonctions d'onde hydrogénoïdes. 4. L'atome d'He et les atomes à plusieurs électrons : du modèle indépendant à une méthode approchée. 5. La théorie des orbitales moléculaires - la liaison chimique. A) H2+ et l'approximation LCAO. B) Les molécules diatomiques. 6. Concepts de base en Chimie. 7. Classification périodique des éléments. 8. Molécule et liaison chimique. 9. Géométrie des molécules. 10. Les molécules insaturées - la méthode de Hückel: A) Principes de la méthode de la méthode de Hückel. B) Molécules simples.