Chimie minérale

Présentation par disciplines

L'objectif du cours de Chimie minérale proposé dans le cadre de cette formation est d'apporter les connaissances en chimie minérale et analytique nécessaires en Sciences de la Terre. Celles-ci doivent notamment constituer les pré-requis à l'apprentissage de la pétrologie et de la géochimie. Cet enseignement s'intéresse plus particulièrement aux éléments des familles du silicium et de l'aluminium, et aux métaux de la 1ère série de transition car ceux-ci font partie des constituants majoritaires de l'écorce terrestre. 

• En s'appuyant sur les connaissances acquises dans les cours de chimie de L1 :
  • connaissance minimum du tableau périodique (évolution périodique des propriétés chimiques ; définition des 3 familles d'éléments ; relation structure/propriétés des corps purs simples),
  • principales caractéristiques d'une réaction chimique (équation chimique, st?chiométrie, grandeurs de réaction),
  • la liaison chimique et la structure des molécules,

Schémas en trois dimensions des verres de silice désordonnée pure (a) et contenant des cations Na+ stabilisés par liaison ionique (b)

• ce cours aborde les problèmes relatifs :
• à l'utilisation et aux traitements des composés naturels : oxydes, sulfures, halogénures, carbonates...

Fabrication des cristaux de Baccarat par mélange d'oxydes naturels riches en potasse, silice et minium

Inertage des déchets radioactifs dans un mélange d'oxydes naturels vitrifiés riches en silice

• à leur métallurgie,
  
  Four a silicium polycristallin (extrait de doc photowatt)
  
  Lingot de silicium monocristallin pose sur polycristallin (source inconnue)
• aux propriétés physico-chimiques des matériaux élaborés.

Energie renouvelable : capteurs photovoltaiques en silicium polycristallin

Principe de fonctionnement du capteur basée sur la semiconduction du silicium

• Une part importante est consacrée à la réactivité chimique des solides mis au contact des eaux naturelles : un chapitre particulier est dédié à la chimie de l'eau (alcalinité d'une eau, dureté, titrage en solution...).
•  Applications : utilisation des diagrammes potentiel/pH et étude cinétique de la corrosion des métaux, des verres silicatés...)

Diagramme E=f(pH) du fer : prévision possible de la réactivité du fer en milieu aqueux

Protection de l'environnement : choix de la meilleure nuance d'acier (base Fe) pour réaliser les conteneurs de déchets radioactifs vitrifiés destinés à être enfouis

Illustration par des travaux pratiques qui se déroulent à la plateforme de TP. Celle-ci est notamment équipée de deux installations pilotes : polissage acide du verre cristal et revêtement de silicium 

• Quel est l'enseignement proposé à Nancy ?
  Les modules d'enseignement proposés au niveau L, LSM.4.057 et LSM.4.059, permettent de poursuivre la formation en chimie inorganique et ainsi, d'apporter les bases nécessaires à la poursuite d'étude au niveau M dans le domaine géosciences. Ils permettent également de faciliter les ouvertures dans les domaines des matériaux (le Master professionnel MAT - matériaux à propriétés spécifiques ou la licence professionnelle Verre ) et de l'environnement

• Modules : LCTE 1.U04 
• Liens utiles :
  • Développement de nouveaux matériaux pour des applications hautes températures
  • Environnement et déchets radioactifs
• Bibliographie
  • Analyse chimique: A. Rouessac, Ed. DUNOD 2000
  • Chimie analytique: SKOOG (traduction française C. BUESS HERMAN) Ed. DEBOECK, 1997
  • Chimie des eaux naturelles: G. MICHARD, Ed. PUBLISUD, 2002.
  • Atkins P. & Jones L. (1998) CHIMIE. Molécules, Matière, Métamorphoses. Traduction de la 3ème édition américaine par Andre Poussé. De Boeck Université.
  • Grécias P. & Migeon J.P. (2003) Chimie 1et 2. Collection Sciences Physiques Bio-Véto. Ed. Tec & Doc
  • Sigg L., Stumm W., Behra P (1992) Chimie dans les milieux aquatiques. MASSON (Chapitre 1 a 3 et 6 a 8).