En 1892, le prix Jecker, prix de chimie de l’Académie des sciences, est décerné à Gustave Bouchardat (1842-1918). Louis Jecker a fait un legs à l’Académie des sciences en 1851. De nos jours le prix est décerné tous les quatre ans, il récompense de jeunes chercheurs. Gustave Bouchardat a commencé ses travaux en distillant du caoutchouc. Les produits obtenus sont des polymères de l’isoprène (2-méthylbuta-1,3-diène).

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Alfred Lacroix (1863-1948) crée le mot de ktypéite en 1898 car les études qu’il a entreprises sur des minéraux provenant des sources thermales de Carlsbad en Bohême et Ammam-Meskoutine en Algérie dans le Constantinois ne possèdent pas les mêmes propriétés optiques que la calcite et que l’aragonite. Ce minéral se présente sous forme de pisolite, structure formée d’écailles concentriques. Les chocs ne modifient pas sa structure. Par contre, la chaleur entraine la détonation des pisolites et le récipient qui les contient peut être brisé. Le nom donné à ce minéral rappelle cette propriété.

Ressource proposée par CM ^*

L’acide hyaluronique est découvert, dans le département d’ophtalmologie de l’Université Columbia à New-York, en 1934, par Karl Meyer (1899-1990) et John Palmer dans l’humeur vitrée de bœuf. On le trouve aussi dans les liquides synoviaux, la peau et le cordon ombilical, par contre, il n’est pas présent dans le sang. C’est un acide mucopolysaccharidique qui réagit avec l’eau pour donner une gelée. Sa teneur dans l’œil dépend de l’espèce considérée. Une enzyme, l’hyaluronidase, permet de le dépolymériser.

Ressource proposée par CM ^*

Premier article de Chevreul sur les corps gras : ayant traité un savon par un acide fort, l’auteur isole un corps organique, qui, bien qu’insoluble dans l’eau, a les propriétés d’un acide, chose surprenante pour les connaissances de cette époque. Chevreul vient de démontrer que le savon est un sel alcalin d’acide organique. Il nomme margarine (perle) ce nouvel acide à cause de son aspect nacré. On notera le soin de ses expériences quantitatives et la prudence de ses conclusions. On notera aussi les quantités massives de substance manipulées et le nombre restreint des solvants disponibles.

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L’auteur était chef des Explosifs et des Gaz au Laboratoire municipal de Paris. Il commence par un historique de la guerre des gaz à charge des Allemands, avec un tableau des produits, formules, état physique, effets physiologiques, dates et lieux d’utilisation. Il décrit l’organisation du service de recherches et d’identification des produits ennemis sur le sol français ainsi que les fonctions (enquête et analyses) et actions du laboratoire municipal sous la direction d’André Kling (1872-147).

Il complète l’article de Raymond Cornubert (1889-1984) dans la même revue par des données de doses toxiques et une appréciation de la permanence. Distinguant les gaz des explosifs, il expose leur fabrication en Allemagne (lieux, procédés, production) connue par les enquêtes menées postérieurement à la guerre. Il décrit les procédés d’acheminement jusqu’aux sites d’attaques. Constatant notre impréparation et notre surprise au déclenchement de la guerre, il conclut par un appel au développement des recherches scientifiques et industrielles en chimie.

Ressource proposée par JF ^*

Depuis le Moyen Âge au moins, l’homme utilise des colorants d’origine végétale pour améliorer l’appétence d’aliments ou de plats : le safran pour le jaune, le curcuma pour l’orange, le bois de santal pour le rouge, le tournesol pour le bleu, le persil pour le vert…. Dans ce document de type abécédaire, on définit les différents additifs alimentaires et on décrit leur utilité pour la conservation et la protection des différentes nourritures.

Objectif : Donner un éclairage raisonné sur l’utilité des différents additifs pour une meilleure conservation des produits de consommation alimentaire.

Cet exposé va permettre de voir l’évolution des technologies jusqu’à ce jour, pour transformer l’énergie solaire en énergie électrique. Cette conversion nécessite des semi-conducteurs. Les technologies couches minces ont fait appel aux cellules monocristallines à base de silicium remplacées après par des couches polycristallines faisant appel à plusieurs composés. Puis des cellules à colorants ont fait leur apparition et une filière organique voit le jour actuellement.

Le principe est d’abord rappelé ainsi que l’évolution des techniques avec les semi-conducteurs utilisés : d’abord le silicium dopé jonction N-P et la création de la paire-trou et le problème de l’énergie cinétique perdue dans le réseau. La technologie de l’élaboration du silicium est rappelée. L’obtention d’un monocristal par le procédé de Czochralski de coût élevé est remplacée par l’obtention de systèmes polycristallins amorphes et multicouches.

L’ajustage du gap est relié avec les nombres quantiques des deux éléments de la jonction. Des exemples de composés sont présentés tels que CdTe, CdSnO₄, CuFeS₂, dopés avec de l’indium et du gallium, ou respectivement le zinc ou l’étain, pour un développement plus durable. Les rendements sont en moyenne de 20 %. La découverte des « boites quantiques » (échelle nanométrique) augmente le rendement jusqu’à 45 % !

Les cellules à colorants sont étudiées en détail. Selon le pôle de la batterie, il est utilisé du TiO₂ divisé sur lequel des colorants sont adsorbés et du carbone.
Les colorants sont des complexes métalliques à base de ruthénium et de cobalt. Le cas particulier d’une pérovskite et d’un colorant à base de plomb (CH₃NH₃PbI₂) est très prometteur en raison d’un coût très favorable.

Les polymères organiques conducteurs N et P terminent le cours : le contrôle des BV et HO y est plus simple tout comme la présentation des nanostructures des électrodes.

En conclusion, les dernières avancées des cellules «tandem» inorganique- organique avec des rendements record sont envisagées.

Le soleil libère en une heure l’équivalent de l’énergie mondiale consommée en un an. Le sujet de ce cours est d’étudier comment utiliser cette énergie solaire, source inépuisable d’énergie et l’eau, ressource la plus abondante sur la planète, pour répondre à la demande énergétique mondiale, qui est d’installer 28 TW vers 2050.

L’idée est ici de convertir l’énergie solaire en hydrogène, vecteur d’énergie, par photo-électrolyse de l’eau, via des cellules sans fil.
L’énergie du spectre solaire du visible de 3,1 à 1,8 eV permet de réaliser l’électrolyse de l’eau avec des jonctions semi-conductrices tout en tenant compte des surtensions des couples redox de l’eau.

Les semi-conducteurs sont TiO₂ ou Fe₂O₃ dopés. La photoanode est de type N et la photocathode de type P. La modification nécessaire du gap dépend de l’électronégativité, des angles de liaison dans les perovskites distordues et des substituants engagés. Si les mécanismes restent compliqués, les études expérimentales sont très développées.

Des avancées technologiques sont ensuite présentées. Par exemple les électrocatalyseurs minéraux, à base de cobalt, ou organiques, à base de pyridine, diminuent considérablement les surtensions. La photosynthèse est analysée et des photo-médiateurs essaient de la mimer. Des associations de conducteurs permettent d’utiliser deux photons d’un coup ! L’ensemble nécessite la mise au point de membranes conductrices à la fois des protons et des électrons, car la cellule de conversion est sans fil.

Une conclusion donne les ordres de grandeur des quantités d’eau qu’il faudrait convertir pour répondre à la demande énergétique actuelle. La réponse est encourageante, malgré le faible rendement de la photo électrolyse, compte tenu du caractère inépuisable de l’énergie solaire et de l’abondance de l’eau sur la Terre.

L’énergie solaire, qui fait partie des énergies renouvelables, peut être exploitée de trois manières : le solaire thermique transformant directement le rayonnement en chaleur, le solaire thermodynamique qui concentre le rayonnement, le solaire photovoltaïque produisant directement de l’électricité.

Le texte est accompagné de nombreuses illustrations qui en facilitent la compréhension, d’interviews de personnes travaillant dans le domaine, et d’un petit quiz pour vérifier ses connaissances.

Objectif : Avoir une idée générale sur les diverses manières d’exploiter l’énergie solaire.

L’étude des systèmes archéologiques (objets, constructions) à base de fer conduit à comprendre leur altération ou dégradation sous l’effet de la corrosion. Les techniques de fabrication du fer au temps des cathédrales permettent de comprendre pourquoi et comment ces éléments ont subi l’assaut du temps. Ces investigations, largement illustrées, relient les techniques d'étude de la corrosion (sciences chimiques) et l'histoire des techniques de fabrication d’objets en fer (histoire des sciences).

Le document comporte des interviews de chercheurs et ingénieurs dans ce domaine. En fin d'article, une expérience facile illustre le comportement d'un objet en fer selon le milieu ambiant.

Une version PDF et une version multimédia interactive pour tablette ou ordinateur (e-book et application) sont disponibles.

Objectif : Comprendre la fabrication et la dégradation au cours des temps des objets et matériaux archéologiques.