Chimie

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Posté par seb 02/04/2009 @ 04:12

Tags : chimie, economie, science

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Chimie

Effet Meissner

La chimie est la science qui étudie la composition, les réactions et les propriétés de la matière en se penchant sur les atomes qui composent la matière et leurs interactions les uns avec les autres. La taille des composés étudiés en chimie varie de la réaction entre de simples atomes jusqu'à des édifices moléculaires de plusieurs dizaines de milliers d'atomes (ADN, protéines, cristaux…). L'étude du monde à l'échelle moléculaire permet de mieux comprendre le monde à l'échelle de l'homme. En termes de dimensions, le domaine d'application de la chimie se situe entre le femtomètre (10-15 m)et le micromètre (10-6 m).

La chimie est qualifiée de « science centrale » en raison des liaisons fortes qu'elle possède avec la biologie et la physique, ainsi qu'avec la médecine, la pharmacie, l'informatique et la science des matériaux, sans oublier des domaines appliqués tels que le génie des procédés.

Le terme chimie nous vient du mot alchimie. L'alchimie est apparue avant la chimie et ce terme est directement tiré de l'arabe الخيمياء al kemi. Au moins deux étymologies existent pour le terme arabe, l'une égyptienne et l'autre grecque.

Au cours des siècles, s'est développé grâce à ses mouvements de corps pour ensuite donner naissance à la chimie. Le terme chimie est apparu par une déformation du langage. Cependant, la chimie a connu de grands progrès au point de devenir une science exacte alors que subsistaient des alchimistes poursuivant la quête de la pierre philosophale, faisant de l'alchimie une science ésotérique. La rupture entre la chimie et l'alchimie apparaît clairement en 1722, quand Étienne Geoffroy l'Aîné, médecin et naturaliste français, affirme l'impossibilité de la transmutation. La chimie et l'alchimie étaient devenues très différentes ; il était donc nécessaire de pouvoir les distinguer et les deux termes sont restés dans le langage.

Il n'existe pas de frontière clairement définie entre la physique et la chimie, mais, sont considérés généralement comme relevant de la chimie, les phénomènes provoqués par les réactions entre les constituants de la matière et entraînant une modification des liaisons entre les atomes. Selon la nature de ces liaisons, ces phénomènes impliquent entre les atomes des échanges ou mises en commun d'électrons ou bien des forces électrostatiques. Les niveaux d'énergie mis en œuvre dans les phénomènes chimiques font que seuls les électrons périphériques sont concernés. Au-delà, on entre dans la physique des plasmas, voire dans la physique nucléaire avec l'implication du noyau atomique. Aux échelles inférieures à celle de l'atome, l'étude des particules élémentaires et de leurs interactions relève de la physique des particules.

Il n'existe pas non plus de frontière clairement définie entre la chimie et la biologie. En effet, la délimination n'est pas bien définie entre la biochimie, qui est la sous-discipline de la chimie qui étudie les réactions chimiques dans des milieux biologiques (cellules…) et/ou avec des objets biologiques (protéines et autres biomolécules…) et la biologie moléculaire qui est la sous-discipline de la biologie qui s'intéresse à la compréhension des processus biologiques au niveau moléculaire.

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Un atome est formé d'un noyau atomique contenant des nucléons qui maintient autour de lui un nombre d'électrons équilibrant la charge positive du noyau.

Un élément chimique est l'ensemble des atomes qui ont un nombre donné de protons dans leur noyau. Ce nombre est son numéro atomique. Par exemple, tous les atomes avec 6 protons dans leurs noyaux sont des atomes de l'élément carbone. Ces éléments sont représentés dans le tableau périodique, qui rassemble les éléments de propriétés similaires.

La liaison chimique est le phénomène qui lie les atomes entre eux en échangeant ou partageant un ou plusieurs électrons ou par des forces électrostatiques.

Une molécule est un ensemble électriquement neutre d'atomes associés par des liaisons covalentes.

Un ion est une espèce chimique (un atome ou une molécule) qui a perdu ou qui a gagné un ou plusieurs électrons. Il est appelé cation lorsqu’il est chargé positivement et anion lorsqu'il est chargé négativement.

Un composé chimique est une substance issue de l'assemblage de plusieurs types d'atomes issus d'éléments chimiques différents dans des proportions définies. Il est caractérisé par sa formule chimique.

Une réaction d'oxydo-réduction est relaté à la perte ou gain d’électron dans différentes substances. Une substance ayant la capacité d’arracher des électrons d’autre substance est appelée oxydant. De la même façon, une substance capable de donner des électrons à une autre substance est appelée réducteur.

L' acidité et la basicité d'une substance est basé sur la capacité de celle-ci à être acide ou base. Ceci est souvent fait sur les bases d'un type particulier de réaction, à savoir l'échange de protons entre les composés chimiques. Une extension de ce mode de classification a été amenée par le chimiste américain Gilbert Newton Lewis.

Une réaction chimique est la transformation d’une substance chimique du à son interaction avec une autre substance. De cette réaction résulte différentes formes d’énergie.

La chimie est présente partout dans la vie quotidienne sans qu'on l'imagine parfois.

La chimie est présente dans l'eau potable car elle joue un rôle dans la conservation des qualités naturelles et la désinfection de l'eau du robinet avant consommation. De plus, des procédés chimiques et biologiques permettent le traitement des eaux usées dans des stations d'épuration.

La chimie est aussi présente dans l'alimentation : les agents de conservation, les agents nutritifs, et les additifs alimentaires (colorants, arômes artificiels, édulcorants) sont utilisés dans l'industrie agro-alimentaire. Les emballages de certains aliments font aussi partie du domaine de la chimie : ils préservent les aliments grâce à leurs propriétés. Ils sont de plus en plus biodégradables et, à l'aide du tri sélectif après utilisation, ils sont transformés et revalorisés grâce à des procédés chimiques.

Dans l'agriculture : Bien que l'utilisation à grande échelle d'engrais chimiques et de pesticides soit contestée par les tenants de l'agriculture biologique, l'utilisation de ces familles de produits permet d'obtenir des récoltes plus abondantes en enrichissant les sols pauvres et en éliminant les insectes nuisibles, les champignons parasites et les mauvaises herbes. Dans le contexte de la prise de conscience générale des dommages causés à l'environnement de nouveaux produits plus efficaces et respectant mieux l'environnement ont été élaborés.

Dans le domaine de la construction, la chimie contribue aussi à la fabrication de nouveaux matériaux, d'isolants, de peintures, de vernis, de mastics, de produits d'entretien et d'ameublement.

La chimie est présente dans tous types de matières et matériaux : textile (nylon, lycra, fibre polaire et textile synthétique en général), mobilier, matière plastique, etc.

La chimie a également contribué avec la synthèse de nouveaux médicaments à l'augmentation de l'espérance de vie enregistré depuis la révolution industrielle dans les pays développés.

Les biographies des savants français et étrangers sont répertoriées dans les articles catégorie: chimiste ou dans la liste de chimistes.

L'étude de la matière a naturellement conduit les scientifiques à s'intéresser à sa composition. John Dalton a le premier donné la définition moderne de la notion d'atome. Par après, les travaux de Joseph John Thomson ont permis d'établir que l'atome est constitué de particules électriquement chargés. Ernest Rutherford a démontré que l'atome est surtout fait de vide, son noyau, massif, très petit et positif, étant entouré d'un nuage électronique. Niels Bohr a par après affirmé que les électrons circulaient sur des « orbites ». Lorsque James Chadwick a découvert les neutrons, le modèle atomique de Bohr a été modifié pour en tenir compte. La théorie quantique a par la suite affiné ce modèle. Au XXIe siècle, c'est le modèle de Schrödinger qui représente le mieux les comportements de l'atome, mais il est également le plus difficile à appliquer.

Actuellement la chimie est enseignée à partir du collège en même temps que la physique dès la cinquième à raison de une ou deux heures (une heure pour une semaine, deux pour la suivante, et ainsi de suite...) par semaine. Ensuite, au lycée, les élèves commencent par avoir 3h30 de physique-chimie par semaine dont 1h30 de TP en seconde. La poursuite de l'enseignement de la chimie dépend du choix d'orientation des élèves : en première uniquement pour les élèves des filières littéraires et jusqu'en terminale pour les élèves des filières scientifiques, STL, STAV et ST2S. Enfin, la chimie peut être étudiée après le baccalauréat en CPGE, en UFR de chimie, en IUT de chimie ou en école de chimie. Les écoles d'ingénieurs dans le domaine de la chimie sont regroupées au sein de la fédération Gay-Lussac.

Au Québec, la chimie et la physique sont des options que peut prendre l'élève de cinquième secondaire. Par contre, durant la fin du secondaire, il y a les sciences physiques enseignées obligatoirement. Les options de chimie et de physique servent à être admis dans plusieurs programmes au cégep.

En Suisse, la chimie est enseigné au gymnase, dès la dixième année de scolarité.

L'industrie chimique est née avec la révolution industrielle au XIXe siècle et représente de nos jours une part importante de l'activité économique des grands pays industriels. Cette industrie traite de deux grands types de produits. Premièrement, les produits organiques à partir du pétrole : les synthèses réalisées à grande échelle sont, par exemple, celle de l'éthylène, du propylène et du méthanol. Deuxièmement, des produits inorganiques pour produire les gaz industriels, les grands acides et les sels.

L'échelle de la production chimique permet de distinguer la chimie lourde et la chimie fine. La chimie lourde élabore de grandes quantités de produits tandis que la chimie fine consiste en la production de quantités relativement faibles de composés à haute valeur ajoutée pour la pharmacie, la parfumerie et la cosmétique ainsi que dans de nombreux domaines de la haute technologie.

Dans le domaine « Santé-Environnement », la chimie constitue une source de problème via certains polluants qu'elle crée ou contribue à diffuser dans l'environnement, en particulier les produits chimiques toxiques ou écotoxiques dont les CMR « cancérigènes, mutagènes, reprotoxiques ». Certains produits tels que médicaments, pesticides, catalyseurs.. ou leurs résidus perdus dans l'environnement ou présents dans l'alimentation peuvent ensuite poser des problèmes d'environnement ou de santé, en particulier avec les perturbateurs endocriniens).

Les substances chimiques seraient "au premier rang des accusés" de la chute de la qualité des spermatozoïdes (réduite de 50% depuis 1950) et des maladies liées à l'appareil génital à travers les perturbateurs endocriniens. Le 25 novembre, le gouvernement français (à travers l'Iresp, structure de recherche créée par l'Inserm et 20 partenaires) et l'Afsset) a organisé un colloque sur ce thème: "Environnement chimique, reproduction et développement de l'enfant." Les principales matières incriminées sont les phtalates et le bisphénol A, deux additifs présents dans les matières plastiques.

Au niveau international, la convention de Rotterdam, administrée par l'ONU (PNUD, FAO) a été adoptée par 165 pays en 1998 pour mieux assurer la santé des personnes et de l’environnement contre des dommages éventuels induits par le commerce de produits chimiques.

De nombreuses législations concernent les produits chimiques et leurs résidus, qui varient selon les pays.

Le chimiste est un personnage très présent dans la littérature. Mais la représentation littéraire du chimiste dans de nombreuses oeuvres est très différente de la réalité. Il est considéré comme un savant venu d'ailleurs qui vit hors du temps. Le chimiste est alors un demi sorcier, image issue de l'ancien alchimiste, qui joue avec des forces obscures qu'il ne maitrise pas afin de rivaliser avec la nature. La chimie est souvent associée avec l'occulte alors qu'elle est une science reconnue.

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Physique, chimie

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En France, Physique, Chimie ou plus couramment PC est l'une des voies d'orientation de Mathématiques spéciales (Maths Spé) en Classe préparatoire aux grandes écoles avec les filières MP, PSI et PT.

La filière PC rassemble des élèves uniquement issus de la filière Physique, Chimie et Science de l'ingénieur PCSI ayant suivi l'option Chimie (suppression de la SI). Elle comprend les classes PC et PC*. La particularité de cette filière est dans la séparation très claire entre physique et chimie, le programme de chimie comportant une partie très lourde de chimie organique (non présente dans les autres filières).

Ces différents sujets pouvant être étudiés dans quelque sens que ce soit, de nombreux rapprochements et analogies pouvant être faits. Les TP de 4h, faisant alternances avec ceux de chimie, portent surtout sur l'optique (3 TP-cours), et l'électrocinétique.

Sport : Optionnel en classe "normale", parfois 2 heures obligatoires en classe étoilée.

Les cours de physique sont séparés des cours de chimie dans cette filière. D'ailleurs, il y a en général un professeur pour chacune de ces matières (En fait, il y a un agrégé de physique et un agrégé de chimie, alors que dans les autres filières, le professeur de physique-chimie est indifféremment agrégé de physique ou de chimie).

Elles ont lieu pour les quatre matières : maths, physique, chimie et LV1. Les élèves ont deux colles d'une heure (40 minutes en général pour la LV1) par semaine, par roulements. Une colle de Français/Philosophie a lieu par trimestre.

Sur le papier il s'agit de colles. En réalité il s'agit plus volontiers de TP-cours ou TD avec outil informatique.

Comme toutes les autres filières de Maths Spé (MP, PSI et PT), elle permet via les 6 principaux concours (X-ESPCI, ENS, Mines-Ponts, Centrale-Supélec, Concours communs polytechniques (CCP), e3a) d'accéder aux grandes écoles d'ingénieurs. Il y a cependant un certain nombre de spécificités liées à la filière PC durant les concours.

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Chimie inorganique

La chimie inorganique (anciennement chimie minérale) est la subdivision de la chimie qui s'intéresse à tous les composés non-organiques par opposition à la chimie organique qui concerne les composés organiques.

En 1690, dans son Cours de chimie, Nicolas Lémery introduisit la distinction entre la « chimie minérale », qui ne faisait intervenir à l'époque que des composés inertes, et la chimie organique, dont les substances sont issues des animaux et des végétaux. Cette distinction, soutenue par la théorie de la force vitale, persista jusqu'au milieu du XIXe siècle. En 1828, l'expérience réalisée par le chimiste Friedrich Wöhler mit fin à cette démarcation en transformant du cyanate d'ammonium (supposé minéral), en une substance organique, l'urée.

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Source : Wikipedia