Vous découvrirez pourquoi un corps peut apparaître coloré et quel est le lien entre la couleur d'un composé et la structure des molécules organiques qui le composent, à partir d’une jolie expérience sur un jus de tomate dont le déroulé, les conditions et l’interprétation vous sont présentés.

Un petit rappel de sécurité : ne reproduisez pas seul cette expérience et ne buvez pas le jus de tomate après l’expérience.

Cette vidéo peut être utilisée au lycée ou dans l’enseignement supérieur selon le niveau d’interprétation.

Pour les établissements scolaires ne disposant pas d’eau de brome, on peut reproduire l’expérience en utilisant à la place un mélange bromure/bromate que l’on acidifie.

Le protocole est le suivant (fourni par Xavier Bataille) : introduire dans l’éprouvette 90 mg de KBr, 20 mg de KBrO₃, 3 mL d'H₂SO₄ (environ 3,5 mol/L), puis verser délicatement le jus de tomate. La solution aqueuse est très dense et reste au fond. Le dibrome est libéré in situ et piégé dans le jus de tomate. L’arc en ciel apparait petit à petit.

Nettoyage au thiosulfate (décimolaire ou molaire) obligatoire à la fin.
 

Ce document très pédagogique a été élaboré et mis en ligne en février 2008. Il permet sur de nombreux exemples concrets de comprendre et d’analyser toutes les étapes du cycle de vie d’un produit et comment optimiser et en améliorer les procédés de fabrication dans le cadre d'un développement durable. Il est un bon outil pour l’enseignement des procédés et du génie chimique. Il se décline en 10 fichiers.

1. Introduction.
2. Analyse de cycle de vie.
3. Économies d'atomes.
4. Réduction des quantités de produits employés.
5. Solvants élimination ou substitution.
6. Intensification des procédés.
7. Les matières premières du futur - de l'Or Noir à l'Or Vert.
8. Risques et réglementations.
9. La chimie face au développement durable et aux enjeux de la planète.
10. L'usine du futur
 

Accédez au document (lien externe)

Pour des raisons environnementales et de raréfaction des ressources non renouvelables, les produits industriels devront progressivement être créés en respectant les principes de l’économie circulaire.

Ces principes sont les suivants :

• une utilisation comptée des ressources naturelles
• une stratégie d’éco-conception : matières premières renouvelables, déchets de fabrication recyclables, produit ou objet en fin de vie soit réutilisable, soit transformable pour un usage différent ou recyclable en nouvelles matières premières
• se rapprocher du zéro déchet

Seuls les déchets ultimes pourront être incinérés pour produire de l’énergie ou en dernier recours enfouis.
Si elle peut apparaitre comme une contrainte supplémentaire, l’économie circulaire sera aussi source d’innovations et à terme d’économies.

La bibliothèque d'Alexandrie, fondée au début du 3^e siècle avant notre ère, est l’une des plus célèbres bibliothèques, même si elle a été malheureusement détruite durant l’Antiquité. Aujourd’hui, la communauté internationale s’intéresse à d’autres formes de patrimoines, culturels ou naturels, matériels ou immatériels. Cela nécessite le développement d’actions en matière de recherche, de diffusion des savoirs, de gestion, conservation et valorisation des collections. Dans le domaine de la chimie, des études concernant les activités des grands savants, les archives industrielles ou les instruments scientifiques sont développées mais leur considération patrimoniale reste relativement nouvelle.

Cette conférence vise à discuter de l’importance de certains matériaux comme symboles de développements remarquables des connaissances de l’humanité dans le domaine de la chimie et de l’alchimie : il peut s’agir par exemple des premiers verres colorés, de substances pharmaceutiques qui correspondent à des textes médicaux, de métaux soigneusement colorés par des patines, de pigments de synthèse, etc. Les fouilles ont livré et livrent encore des objets du passé qui sont les derniers témoignages des connaissances alchimiques et chimique. Il serait important aujourd’hui de construire un « label » pour faire reconnaitre leur valeur patrimoniale, et donc la nécessité de réaliser des actions spécifiques de conservation et de s’assurer de leur transmission aux générations futures.

Les pierres fines mises au jour dans les couches de l’Antiquité tardive du chantier du Théâtre Diana, à Alexandrie, pointent clairement l’existence d’un quartier artisanal consacré à l'élaboration d’objets de parure et d'ornementation. La variété des matériaux en souligne la richesse. Parmi eux, de nombreux grenats ont été retrouvés à l'état de déchets de taille ou d'objets ébauches.

Les premières analyses XRF indiquent qu’il s’agit probablement de grenats almandins provenant du nord de l’Inde. Un catalogue de ces grenats, et de leurs principales caractéristiques, est présenté puis restitué dans le contexte archéologique du site, et comparé aux autres sites de la ville d’Alexandrie.

La question de la destination commerciale de ces grenats, aux différentes périodes d’activité des ateliers du Diana est discutée

L’atelier d’Alexandrie a frappé des centaines de millions de monnaies pendant les périodes grecque et romaine en or, en argent ou en alliage cuivreux. Pour autant, les textes anciens sont presque muets sur la façon dont les monnaies étaient produites, autant que sur la manière dont elles étaient mises sur le marché. Les méthodes d’analyses de composition élémentaire développées ces dernières décennies offrent désormais la chance de connaitre l’intimité de la pièce. D’où provient le métal qui a servi à frapper les monnaies ? Quels étaient les processus métallurgiques employés lors de la confection des pièces ? Quels subterfuges les dirigeants de l’atelier monétaire d’Alexandrie ont utilisé pour produire toujours plus de monnaies ?

De sa naissance, sous la forme d’une pastille de métal vierge, jusqu’à sa frappe, en couplant l’analyse des monnaies à l’archéologie expérimentale, par exemple en frappant plusieurs milliers de monnaies dans des conditions aussi proches que possible de celles de l’Antiquité, on progresse dans la compréhension des processus de fabrication de la monnaie. Une monnaie en bronze à l’effigie de la grande Cléopâtre sera le fil rouge. Du département des Monnaies, médailles et antiques de la Bibliothèque nationale de France, nous remonterons le temps à la recherche de l’origine de cette monnaie au milieu du 1^er siècle avant notre ère, nous verrons comment la chimie nous renseigne sur les différentes étapes de sa vie.

Née d’une contrainte légale d’interdiction de l’exportation des échantillons hors d’Égypte, l’utilisation des p-XRF portables a révolutionné l’approche de l’archéométrie appliquée à l’archéologie, notamment dans la relation dialectique entre le chimiste et l’archéologue pour étudier les objets antiques, pour caractériser les matériaux et préciser leur provenance.

L’exemple présenté est celui des amphores de l’Antiquité adaptées au commerce maritime qui s’avèrent les véritables traceurs du commerce à longue distance à travers la Méditerranée et la mer Noire des produits de première nécessité, vin, huile, viandes et poissons séchés ou salés, etc. Les problématiques posées par l’archéologue au chimiste portent sur la différenciation entre des groupes d’amphores voisines (comme par exemple, entre Rhodes et la cité voisine de Cnide, Rhodes et ses possessions continentales), voire entre les différentes « Maisons » de production à Rhodes même et leur localisation sur le terrain en les comparant aux cartes géologiques. À partir de quelques exemples, on comprendra que les comparaisons archéologiques et chimiques fournissent ainsi à l’archéologue qui les découvre dans sa fouille un élément de datation de grande précision.

Vers le milieu du II^e millénaire avant notre ère, les données archéologiques montrent que la production du verre est bien maitrisée et qu’elle s’organise en deux temps : fabrication de verre brut dans des ateliers primaires puis élaboration d’objets au sein d’ateliers secondaires. En utilisant les propriétés de cette matière, qui peut être moulée, étirée, tournée, taillée, gravée et colorée à volonté, les verriers vont alors créer une palette presque infinie de teintes, de polychromies et de formes.
 

Le verre va ainsi être utilisé pour imiter des pierres ou des matières précieuses et semi précieuses, plus rares ou plus difficiles à travailler : lapis-lazuli, turquoise, émeraude, aigue-marine, rubis, grenat, améthyste, corail, ambre, jais, ou encore ivoire et perles naturelles. Combinant ingéniosité et savoir-faire, les artisans verriers vont aussi imiter l’or et l’argent. La plupart de ces procédés font appel à des réactions d’oxydo-réduction d’éléments de transition (manganèse, fer, cuivre ...) et de croissance cristalline. À partir de différents exemples et en utilisant les principaux apports de l’archéométrie, nous verrons comment les verriers de l’Antiquité ont acquis, de façon empirique, la maitrise de ces phénomènes et ont inventé des recettes qui, pour la plupart, perdureront jusqu’au XVII^e siècle.

La chimie des encres noires utilisées dans l'Antiquité n'a été que peu étudiée jusqu'à présent et cette invention technologique fondamentale reste très lacunaire et essentiellement basée sur les informations relatées dans les textes anciens. Il est ainsi généralement admis que l’encre noire était à base de noir de carbone alors que des analyses physiques-chimiques récentes, menées d’une part sur des fragments de papyrus d’Herculanum et d’autre part sur des fragments de l’ancienne Égypte, ont pourtant révélé la présence d’éléments métalliques (respectivement plomb et cuivre).

Si l’origine de ces éléments reste pour l’instant difficile à expliquer, leur présence peut permettre de préciser la nature des matières premières utilisées et modifier ainsi notre connaissance de la fabrication de l'encre dans l'Antiquité. L’exemple choisi présente les résultats d’une étude récente menée sur plusieurs fragments de papyrus de la collection du musée Champollion et l’utilisation d’encres noire et rouge et de différents pigments colorés, caractéristiques de la palette égyptienne. Des techniques d’imagerie non-destructives, utilisant des faisceaux de rayons X ou d’électrons, ont été mises en œuvre pour identifier les composés utilises et déterminer si possible la nature du noir de carbone.

Des enduits peints découverts dans les vestiges de maisons-tours hellénistiques dans un contexte d’enfouissement saumâtre subissent la chaleur et l'ensoleillement direct ce qui conduit à la remontée des sels et à la dégradation des couches de couleur et leur support. Un traitement de conservation préalable et la dépose des enduits encore en place doivent être effectués très rapidement sur le terrain.

L’état de conservation de ces enduits permet de travailler sur les recettes antiques qui avaient conduit à leur mise en place. L'ensemble de ces divers objets et les échantillons de pigments bruts issus des fouilles ont ainsi permis de constituer un corpus de matériaux de couleur ou colorés et d’amorcer un travail de recherche sur les origines, la composition, l’usage des matières colorantes et les techniques appliquées aux couleurs pendant l’Antiquité.

La question de l’enfouissement, de la dégradation et des contaminations possibles tels que les sels, soulevés au moment de la fouille, soulignent le besoin d’une réflexion sur les traitements et les protocoles de conservation à mettre en place, ainsi que sur la chaine méthodologique analytique à suivre pour les objets issus de fouilles, depuis le terrain jusqu'au laboratoire.