Leçons de niveau 8

Histoire de la chimie/Chimie actuelle

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Chimie actuelle
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Chapitre no 3
Leçon : Histoire de la chimie
Chap. préc. :Chimie précoce
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Histoire de la chimie/Chimie actuelle
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La chimie joue un rôle important dans la vie moderne et continuera de l'être dans les années à venir. Les produits chimiques sont essentiels pour couvrir les besoins en habits, nourritures et protection de la population.

Chimie fine[modifier | modifier le wikicode]

La chimie fine, ou chimie de spécialité, est une division de l’industrie chimique qui synthétise des produits répondant à des besoins très spécifiques (exemples : pesticides, pigments, arômes et cosmétiques) et de faible volume de production.

La chimie fine produit des molécules complexes comportant facilement une structure carbonée comptant des dizaines d'atomes. La synthèse implique souvent plusieurs étapes et une purification finale poussée. Le faible tonnage est compensé par une haute valeur ajoutée du produit final.

La chimie fine fournit de très nombreux secteurs industriels dont par exemple : - la chimie médicale et pharmaceutique - l’industrie des cosmétiques - la métallurgie de spécialité (silicium ou autres produits ultra-purs) - les matériaux semi-conducteurs - les céramiques - des biocides (produits phytosanitaires, phytopharmaceutiques, insecticides, herbicides, antibiotiques - etc

la chimie verte a permis la fabrication de sacs plastiques biofragmentables.

Chimie verte[modifier | modifier le wikicode]

La chimie verte ou chimie durable ou chimie écologique, prévoit de réduire et d'éliminer l'usage ou la génération de substances néfastes pour l'environnement. Pour cela, il faut de nouveaux procédés chimiques et des voies de synthèses « propres », c'est-à-dire respectueuses de l'environnement. Le développement de la chimie industrielle qui utilise beaucoup de dérivés des hydrocarbures, doit à présent intégrer les objectifs environnementaux pour préserver la santé humaine. Il faut donc juguler la production massive de neurotoxiques cancérogènes tels que le bisphénol A, le phosgène (polycarbonates et polyuréthanes) ou les perturbateurs endocriniens.

La chimie verte cherche donc à éviter ou à réduire la pollution à sa source. La chimie environnementale quant à elle, étudie le devenir des produits chimiques dans les écosystèmes.

Chimie environnementale[modifier | modifier le wikicode]

La chimie environnementale étudie par exemple, la pollution de l'air, l'impact des déchets plastiques en milieu marin, la toxicité des pesticides sur les abeilles, etc.

Les particules en suspension qui proviennent des moteurs diesel, sont responsables de la mort prématurée de nombreuses personnes chaque année en France.

Chimie douce[modifier | modifier le wikicode]

Cette spécialité émerge au cours des années 1980 et doit son nom au chimiste français Jacques Livage. Le mode de synthèse de la chimie douce se base sur la constitution de solutions réactives sans apport énergétique essentiel (polycondensation). L'intérêt fondamental de ce type de polymérisation minérale obtenue à température ambiante est de préserver les molécules organiques ou micro-organismes que l'on souhaite y intégrer.

Les produits obtenus par les voies de la chimie douce, dits procédés sol-gel (abréviation de « solution-gélification »), sont:

  • des structures minérales de qualités diverses (finesse, uniformité, etc.) ;
  • des structures mixtes combinant le minéral et les molécules organiques ;
  • des structures minérales encapsulant des molécules complexes et même des micro-organismes en conservant ou optimisant leurs caractéristiques bénéfiques.

On peut par exemple produire un matériau à réseau macromoléculaire d’oxydes, vitreux, (un xérogel) par le procédé sol-gel. On a ainsi des dépôts en couches minces, aux propriétés facilement exploitables (verres spéciaux, céramiques et composés hybrides organominéraux). Il est ainsi possible, sans avoir besoin de températures très élevées d'associer des espèces organiques et minérales pour créer ou reproduire des familles de composés hybrides organominéraux aux propriétés nouvelles.

Xérogels dopés avec des molécules colorées sous forme de monolithes ou de films minces


Chimie théorique et chimie informatique[modifier | modifier le wikicode]

Modélisation moléculaire =
modèle compact de B-DNA

La chimie théorique ou chimie numérique ou chimie informatique est une branche de la chimie qui utilise les lois de la chimie théorique. En particulier, l'application de la mécanique quantique à la chimie a donné naissance à la chimie quantique. Le progrès des ordinateurs a permis le développement de la chimie numérique (ou computationnelle).

Les branches de la chimie théorique sont:

  • Chimie quantique : Application de la mécanique quantique à la chimie.
  • Chimie numérique: Application de codes informatiques à la chimie.
  • Modélisation moléculaire : Application de méthodes pour modéliser les structures des molécules sans utiliser nécessairement la mécanique quantique. Par exemple, le drug design, la chimie combinatoire.
  • Dynamique moléculaire : Application de la mécanique classique pour simuler les mouvement des noyaux et l'assemblage d'atomes et de molécules.
  • Mécanique moléculaire : Modélisation des interactions intra- et inter-moléculaires et des surfaces d'énergie potentielle.
  • Cinétique chimique théorique : Étude théorique des systèmes dynamiques lors des réactions chimiques à l'aide d'équations différentielles.

Chimie pharmaceutique[modifier | modifier le wikicode]

La chimie pharmaceutique, encore appelée chimie médicinale, chimie médicale ou chimie thérapeutique, est une discipline scientifique placée à l'intersection de la chimie et de la pharmacologie. Son objet est l'étude des relations entre la structure des corps chimiques et leurs propriétés thérapeutiques. Elle recherche, identifie, analyse ou synthétise des substances médicalement actives et elle participe à leur développement. La chimie pharmaceutique est une science hautement interdisciplinaire qui mélange la chimie organique, la biochimie, la chimie numérique, la pharmacologie, la pharmacognosie, la biologie moléculaire, les statistiques et la chimie physique.

La chimie et les énergies alternatives[modifier | modifier le wikicode]

Les réserves de combustibles fossiles dans le monde finiront par s'épuiser et par conséquent, on sera obligé de chercher de nouvelles sources d'énergie alternatives.

L'énergie solaire
module photovoltaïque

Si nous pouvions obtenir un matériau qui serait capable de convertir l'énergie solaire en énergie électrique de façon plus efficace que les matériaux existant, le monde vivra une révolution qui changera radicalement son mode de fonctionnement et de donner une forte impulsion à ce produit chimique. Actuellement, les panneaux solaires ne convertissent en électricité que 8% de l'énergie qu’ils reçoivent. Des usines de fabrication de panneaux peuvent faire grimper ce pourcentage et atteindre 20%, mais du fait de leur coût très élevé, ces panneaux sont destinés à des projets spéciaux.

En plus d’avoir une production en électricité très limitée, ces panneaux, lors de leur construction en usine, sont très polluants. Il suffit de 15 à 18 mois d’utilisation du panneau solaire pour compenser l'énergie utilisée pour sa fabrication[1] (pour un système PV utilisant des modules photovoltaïques amorphes) (pour un système PV utilisant des cellules poly cristallines, il faut 2 à 4 ans).

L'énergie nucléaire
Fission

Le grand danger des centrales nucléaires d'aujourd'hui sont les déchets solides qui font partie du combustible irradié provenant du réacteur. Contrairement à ce que beaucoup de gens pensent, l'énergie nucléaire ne pollue pas l'atmosphère encore moins l'eau (sauf en cas de catastrophe comme à Fukushima au Japon). L'eau qui refroidit les réacteurs n’est pas en contact direct avec les matières radioactives. D'autre part, la quantité de dégagée par les réacteurs est mille fois moins importante que celle d'une centrale thermique conventionnelle. L'une des tâches de la chimie est de trouver un moyen sûr pour stoker les déchets hautement dangereux. Actuellement, on les immerge dans des cuves d'eau pendant plusieurs mois jusqu'à ce qu’ils perdent leur radioactivité, ensuite on les place dans des bâtiments spécialement conçus (avec, parfois des fuites de tritium radioactif) ou dans des tunnels souterrains. Dans l'avenir, les déchets seront stockés dans des tubes en cristal, ainsi ils perdront leur potentiel radioactif.

Fusion

La fission nucléaire n’est pas la seule source d'énergie nucléaire. La fusion nucléaire produit une quantité beaucoup plus importante d'énergie. L'énergie du soleil et des étoiles provient de la fusion des atomes. C'est également l'énergie destructrice de la bombe à hydrogène. Alors que dans la fission ce sont des atomes qui se divisent en atomes plus petits, dans la fusion, ce sont des atomes légers qui fusionnent pour donner un atome plus gros. On a mené des recherches depuis 1950 pour pouvoir contrôler ce processus, qui présente de grandes difficultés pour la communauté scientifique. Si on arrivait à avoir une centrale de fusion, il serait facile d'obtenir du combustible: le deutérium peut être obtenu à partir de l'eau en quantité presque infinie, le tritium peut aussi être retiré en quantité du lithium qui est la substance la plus abondante sur la planète.

Les éoliennes :

La chimie intervient peu dans cette filière mais c’est une énergie alternative importante.


Références[modifier | modifier le wikicode]

  1. Document au format Portable Document Format (PDF) d'Adobe[pdf]le document est sous une licence copyright[licence Copyright] • anglais • lien vers le document • Une étude (publiée en avril 2006 en anglais) réalisée par l'Agence International de l'Énergie et la fédération de l’industrie photovoltaïque européenne (EPIA)

Annexe = Les différentes branches de la chimie actuelle[modifier | modifier le wikicode]

* Chimie organique * Chimie organométallique * Stéréochimie * Chimie de synthèse
* Chimie inorganique
* Chimie physique * Physico-chimie * Photochimie * Cinétique chimique * Femtochimie * Thermochimie * Chimie des solutions * Électrochimie * Radiochimie * Sonochimie * Chimie nucléaire
* Chimie théorique * Chimie quantique * Chimie informatique * Chimie numérique * Chimie combinatoire
* Biochimie * Chimie pharmaceutique * Chimie bioinorganique * Chimie bioorganique * Immunochimie
* Chimie macromoléculaire * Chimie supramoléculaire
* Chimie industrielle * Génie chimique * Chimie fine * Pétrochimie * Oléochimie * Parachimie
* Chimie des matériaux * Chimie du solide * Cristallochimie
* Géochimie * Géochimie inorganique * Géochimie organique * Biogéochimie * Hydrochimie
* Chimie analytique
* Chimie douce
* Chimie environnementale * Agrochimie * Chimie verte * Phytochimie
* Astrochimie * Cosmochimie * Chimie atmosphérique
* Chimiométrie