Les couleurs sont une manifestation des interactions rayonnements-matières, lumière / pigments par exemple. L’auteur cite en illustration les peintures pariétales découvertes dans les grottes d’Ardèche peintes grâce à deux pigments : noir pour le charbon et ocre pour les oxydes de fer. D’autres couleurs furent obtenues plus tard : bleu, vert, en jouant sur les états d’oxydation du fer (+3 ou +2) ou en utilisant des minéraux comme la pierre lapis-lazuli. L’alliance des pigments minéraux et de l’art du feu conduit aux verres colorés, les nanoparticules d’or aux curieuses couleurs changeantes de la coupe de Lycurgue. L’émaillage des céramiques, la recristallisation partielle des verres permettent de découvrir les phénomènes de réflexion et de diffusion de la lumière.

Comment jouer avec le feu et la lumière pour colorer les verres et les céramiques (lien externe)

L’auteur nous entraîne vers des horizons qui nous font découvrir comment naissent les couleurs. Elles n’existent que dans notre cerveau. Il faut cependant de la lumière car ce sont les photons réfléchis qui frappent notre rétine et déclenchent des réactions biochimiques qui transmettent des signaux à notre cerveau, informations différentes suivant la fréquence de l’onde. À une longueur d’onde correspond une couleur.

Sont traitées la trilogie des couleurs, la couleur liée à la nature chimique des molécules, la couleur « physique » due à un phénomène de l’optique physique et enfin les verres dopés par des nanoparticules de couleurs variables. D’autres classes de lumières colorées sont celles de l’incandescence et celles de la luminescence caractérisées l’une par la température d’émission, et l’autre par la hauteur de l’état excité. Des références nombreuses complètent cet article très compréhensible.

La genèse des couleurs, un dialogue entre lumière et matière (lien externe)

Après le rappel de l’intérêt des chimistes et médecins sur les calculs biliaires au XVIII^e siècle, on décrit le travail de M. E. Chevreul sur les acides gras d’origine animale. C’est Chevreul qui obtient par recristallisation la « cholestérine » qui est encore conservée au Muséum d’histoire naturelle. Il en donne la composition en 1813.

Dans la majeure partie du XIX^e siècle de nombreux chimistes s’efforcent de donner la formule brute exacte et la formule développée de ce que l’on appelle à la fin de ce siècle le cholestérol. Il faut attendre le XX^e siècle pour que cette molécule tétracyclique trouve sa description spatiale exacte de la structure et que l’on explique sa biosynthèse. Ce qui est remarquable, c’est que les mesures et spectres de RMN de la « cholestérine » isolée par Chevreul en 1814 coïncident très exactement avec ceux du « cholestérol » commercialisés en 2015 !

La saga du cholestérol : de la substance à la structure (lien externe)

L’auto-organisation qui après le Big Bang a conduit à la formation de la matière est l’une des grandes questions des sciences. La mise au point plus récente de systèmes supramoléculaires dynamiques conduit à une chimie adaptative et évolutive. Des exemples comme l’assemblage de complexes métalliques hélicoïdaux ou des mouvements moléculaires réversibles montrent que l’on peut imaginer une chimie dynamique constitutionnelle.

Assemblages spontanés, auto-construction, systèmes moléculaires auto-organisés sont des concepts innovants. La chimie adaptative implique la sélection des molécules et la dynamique de la constitution d’architectures métallo supramoléculaires. Dans le chemin de la complexité, les réseaux dynamiques constitutionnels ajoutent un degré supplémentaire qui tient compte de l’environnement immédiat des molécules. Cet article de haut niveau pose les bases d’une chimie d’auto-organisation.

L’auto-organisation : vers une chimie de la matière complexe (lien externe)

Cet article est une revue des procédés industriels faisant appel à l’électrochimie.

Sont d’abord étudiées les productions : en milieu sels fondus c’est l’aluminium, le sodium, le magnésium, le fluor ; en milieu aqueux : la soude, le chlore, l’hydrogène et l’oxygène. Sont ensuite citées les purifications des métaux non ferreux, le cuivre, le zinc, le nickel, sans oublier les procédés de recyclage. Autre domaine, celui des traitements de surface, les dépôts protecteurs chrome et zinc, les dépôts décoratifs or et argent, mais aussi la peinture par électrophorèse pratiquée en automobile. L’article se termine en citant les générateurs électrochimiques PEMC, MCFC, et DFMC commercialisés industriellement.

Introduction à l’électrochimie industrielle (lien externe)

Comment préparer des métaux réactifs de grande pureté ? C’est la question que pose l’obtention de terres rares métalliques dont l’usage notamment dans les matériaux magnétiques s’intensifie. L’article y répond en décrivant la plupart des procédés qui relèvent de la réduction des oxydes Ln₂O₃.

Ces procédés sont des procédés pyrochimiques : la métallothermie un peu brutale, mais surtout l’électrolyse en milieu sels fondus. Le choix des précurseurs, celui des matériaux d’électrodes, la composition du bain conditionnent la pureté du métal obtenu. En ce domaine la recherche en procédés est très active.

Procédés électrochimiques en sels fondus pour la préparation de terres rares métalliques (lien externe)

Le texte donne un état des lieux très complet sur l’histoire, la production, la commercialisation et les applications des batteries utilisées pour le stockage électrochimique de l’énergie.

Sont passées en revue, les batteries au plomb, les nickel-cadmium (Ni-Cd), les nickel-hydrures métalliques (Ni-MH). Leurs caractéristiques et leurs utilisations sont très bien analysées et illustrées par un large tableau. Les lithium-ion sont traitées à part. La seconde partie de cet article est consacrée à l’évolution des marchés, notamment celui du véhicule électrique et celui des applications stationnaires associées aux énergies renouvelables. Très bien documenté, c’est un texte de vulgarisation qui peut être très apprécié.

Applications présentes et futures des batteries (lien externe)

Les propriétés des accumulateurs dépendent de deux grandeurs essentielles : la densité d’énergie en Wh/kg ou Wh /L et la densité de puissance en W/kg. Les matériaux d’anode et de cathodes des systèmes lithium-ion sont largement décrits, les électrolytes complexes sont passés en revue et les perspectives alternatives comme lithium-air et lithium-soufre sont discutées. Les supercondensateurs qui sont des sources de puissance énergétique (5 kW/kg) mais de faible densité d’énergie (10Wh/kg) sont moins connus mais disposent d’applications potentielles variées. Les matériaux d’électrodes en carbone et les électrolytes sont bien décrits, ainsi que les pseudo-capacitifs et les systèmes hybrides. Dans la perspective de la transition énergétique et du défi posé par le stockage de l’électricité intermittente, c’est un article majeur.

Accumulateurs et supercondensateurs [...] (lien externe)

Les nanosciences ont pour objet l’étude des objets de dimensions de l’ordre du milliardième de mètre (10^-9 m). Dans ces dimensions, la matière a des propriétés souvent originales. L’électrochimie permet de construire ces nano-objets et aussi d’en étudier les propriétés.

Les auteurs décrivent ici le microscope électrochimique (SECM) et montre comment on peut fonctionnaliser et nano-structurer des surfaces. L’électrochimie localisée crée des mémoires et jonctions électroniques moléculaires qui pourront concurrencer les mémoires flash. L’électrochimie bipolaire permet aussi de propulser les nano-objets dans un fluide. De nombreuses références complètent cet article.

Électrochimie et nanosciences (lien externe)

L’auteur ne se contente pas de donner les principes et les applications, mais aussi les dernières avancées et récents développements. Les microélectrodes, les électrodes sérigraphiées, les biocapteurs débouchent sur de nombreuses applications. Les biocapteurs ampérométriques par exemple ont ouvert la voie aux capteurs miniaturisés, utilisables en médecine clinique. Tout lecteur intéressé par l’analyse chimique et ses applications trouvera ici un article complet avec de nombreuses références.

Électrochimie analytique : potentiels et limitations (lien externe)