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LES QUESTIONS QUI SE POSENT AU CHIMISTE - leçon n° 1

 

Dans une lettre rédigée par le conseil national des programmes, il est écrit : " Dans un cadre fondamental mais aussi culturel et appliqué, l'objectif essentiel pour la chimie est que le bachelier scientifique ait assimilé les grands principes gouvernant la structure et l'évolution des systèmes chimiques et ce, par une double approche macroscopique et microscopique ".

Ces grands principes gouvernant la structure et l'évolution des systèmes chimiques n'ont été qu'en partie et seulement pour certains types de transformations chimiques, étudiés et appliqués en classe de seconde et de première.

Cette évolution des systèmes est d'ailleurs au cur des enseignements scientifiques de la classe de terminale, non seulement en chimie mais aussi en physique, en sciences de la vie et en sciences de la Terre.

Pour pouvoir étudier et apprendre à maîtriser l'évolution de ces systèmes, le chimiste à besoin de réaliser certaines activités qui modifient, parfois à grande échelle, la matière et donc notre environnement.


1- QUELQUES ACTIVITES DU CHIMISTE


Le travail du chimiste peut être classé par types dactivités dont certaines ont déjà été recensées au collège et au lycée :

·Le chimiste doit savoir extraire, analyser et identifier des espèces chimiques.

·Le chimiste doit savoir créer et reproduire des espèces chimiques.

·Le chimiste doit savoir purifier ces espèces.

·Le chimiste doit savoir protéger certains matériaux.

·Le chimiste doit savoir effectuer des contrôles de qualité.

·etc.

Il faut noter l'extraordinaire pouvoir inventif des chimistes qui créent, chaque jour, des centaines d'espèces nouvelles dans des domaines allant des matériaux lourds à la pharmacologie.


2- IMPACT DE LA CHIMIE SUR NOTRE VIE QUOTIDIENNE ET SUR L'ENVIRONNEMENT


2-1 L'impact de la chimie sur notre vie quotidienne

La chimie est devenue indispensable à la survie de l'espèce humaine. Pour manger, se vêtir, se loger, se déplacer, se soigner, la chimie lourde et la chimie fine innovent constamment.

·Les engrais sont devenus indispensables à l'agriculture.

·Les textiles artificiels supplantent la laine et le coton.

·Les aciers, plâtres, ciments et matières plastiques sont nécessaires aux constructions modernes.

·Les médicaments synthétiques permettent de lutter efficacement contre de nombreuses maladies. 

2-2 L'impact de la chimie sur l'environnement

La chimie lourde (pétroléochimie, sidérurgie) nécessite de grands ensembles industriels qui peuvent modifier le paysage.

Les gisements de pétrole et de minerais finiront par s'épuiser. Les espaces pour recevoir les déchets non traités se font rares. Une politique de Développement Durable implique que l'on face appel, lorsque cela est possible, au recyclage des matériaux. La priorité doit être portée sur la valorisation de la matière (recycler, réemployer les déchets) et de l'énergie. Les coûts supplémentaires engendrés sont à mettre en regard avec les économies de matériaux.

Dans certains domaines, les enjeux sont vraiment planétaires. Il faut lutter contre l'effet de serre, contre la pollution de l'eau et de l'air. Sur le marché du transport routier, aérien et maritime, le pétrole possède un quasi monopole car il détient des propriétés énergétiques inégalées. Des moteurs "propres" sont étudiés depuis plusieurs années. Parallèlement, l'industrie pétrolière proposent de nouveaux carburants (essence sans plomb, gazole avec faible teneur en soufre, etc.).

Exercice : On commentera les textes suivants qui traitent de l'extraordinaire développement du transport routier :

Texte 1 : " L'enjeu de l'ingénieur est de conjuguer plaisir et environnement pour limiter l'impact environnemental de 10 millions de véhicules en Europe qui génèrent chaque année plus de 3 millions de tonnes de déchets...

L'automobile est certainement aujourd'hui le produit le plus recyclé compte tenu de sa composition riche en métaux ferreux et non ferreux, mais on est encore loin d'un recyclage à 85 % prévu pour 2006 ".

Texte 2 : " Les déplacements des personnes et des biens ont un rôle fondamental dans l'économie, son dynamisme et son développement; cependant ils contribuent de façon importante à l'effet de serre et la prévision est en croissance...

La préoccupation d'un développement durable conduit à rechercher des moyens de déplacement efficaces et aussi peu polluants que possible et à organiser les déplacements de façon à en assurer une part importante par des modes peu polluants...

Cet organisme s'est fixé un objectif de réduction des gaz à effet de serre émis par les transports de 25 % d'ici 2008 alors que les accords de Kyoto demandent 8 % globalement...

Le pétrole reste le seul outil valable et concurrentiel sur le marché. Néanmoins, il en sera peut-être différemment dans quelques décennies grâce aux politiques d'innovations technologiques. Les carburants alternatifs, sans pouvoir se substituer à un horizon prévisible, peuvent apporter leur contribution à la limitation de l'effet de serre...".

Compléments :

·Au delà du problème de la pollution par les véhicules, on pourra aborder les autres types de problèmes que l'homme doit apprendre à maîtriser pour respecter et protéger son environnement et sa santé (eau, air, médicaments, produits phytosanitaires, engrais, boues résultant de l'épuration des eaux, etc.).

·On s'interrogera sur les cotés négatifs mais aussi positifs du développement de l'industrie chimique.


3- QUESTIONS ABORDEES EN CLASSE TERMINALE


En classe de seconde et de première S, toutes les transformations envisagées ne font intervenir qu'une seule réaction chimique, atteignant toujours l'avancement maximal.

En classe terminale, le programme prévoit de répondre aux quatre questions suivantes :

1° La transformation dun système chimique est-elle toujours rapide ?

2° La transformation dun système chimique est-elle toujours totale ?

3° Le sens spontané dévolution dun système est-il prévisible ? Et son corollaire, le sens dévolution dun système chimique peut-il être inversé ?

4° Comment le chimiste contrôle-t-il les transformations de la matière ?

Certaines transformations peuvent durer très longtemps (par exemple la formation de rouille). Beaucoup ne sont pas totales (par exemple l'estérification). Elles ont un sens spontané que le chimiste doit parfois savoir inverser. Des réactions compétitives peuvent gêner telle synthèse ou telle analyse.

Tout d'abord, au début du cours de terminale, nous découvrirons les aspects contraignants (lenteur et limite) de nombreuses transformations.

Dans la suite du cours, nous verrons comment le chimiste peut lutter contre ces contraintes et remédier à ces inconvénients. Le chimiste a appris à contrôler les transformations chimiques. Il sait comment remédier à leur lenteur, à leur faible rendement. Il a appris à inverser le sens de certaines transformations. Il sait que l'on peut travailler avec d'autres réactifs pour aboutir plus efficacement au même produit.


A VOIR :

Problème résolu n° 1-A : Dosage colorimétrique.

Problème à résoudre n° 1-B : Préparation de solution - Dilution.

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