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Pourquoi et comment les feuilles se colorent en automne et tombent en hiver ?

Qui dans sa vie n’a pas vu en automne le jeu des couleurs magnifiques des feuilles de la majorité des arbres qui nous entourent ? Jaune de toutes les nuances, orange, rouge feu, rouge byzantin… En effet l’arbre, n’ayant
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Qui dans sa vie n’a pas vu en automne le jeu des couleurs magnifiques des feuilles de la majorité des arbres qui nous entourent ? Jaune de toutes les nuances, orange, rouge feu, rouge byzantin…

En effet l’arbre, n’ayant pas des moyens de déplacement, ne peut s’abriter pendant les mois rudes de l’hiver. Il a donc développé sa propre stratégie de survie contre le gel.

Il préfère sacrifier ses feuilles, celles qui occupent le plus de surface exposée, pour se protéger de la dessiccation et garder ses branches, tronc et racines. L’ensemble des structures restantes est protégée soit par l’écorce (branches et tronc) soit par la terre (racines).

La chimie de la chute

Aussitôt que la luminosité baisse et que les premiers froids paraissent, l’arbre, grâce à des molécules senseurs (réceptrices), va réaliser la venue de l’hiver ; l’ordre va être donné pour secréter une petite molécule hormone qui s’appelle éthylène (1), molécule bien connue par ailleurs de l’industrie pétrochimique.

La biosynthèse de l’éthylène va alors se réaliser grâce à une succession complexe d’étapes chimiques à partir de la méthionine (2), qui est un acide aminé essentiel pour la constitution des protéines.

L’éthylène va déclencher un deuxième mécanisme, celui de fabrication de « liège » autour des veinules ou artérioles qui amènent la sève (le sang des arbres) vers le feuillage pour le nourrir et l’hydrater ; un « bouchon » est formé qui empêche l’alimentation des feuilles (3). L’avenir de ces feuilles dépend désormais du vent… L’hiver s’installe mais la chimie de l’arbre lui a encore sauvé la vie, pour une nouvelle année.

Les changements de couleur

La chlorophylle (4), cette molécule responsable de la couleur verte intense et qui assure le processus de la photosynthèse (5), va être progressivement dégradée par le froid.

Le vert disparait pour laisser place à d’autres colorants, cachés jusqu’alors par la couleur verte. Ce sont les caroténoïdes (6) (substances chimiques de la carotte) ou les anthocyanines (substances chimiques des choux).

La danse des couleurs est amorcée ; tous les jours, à chaque instant de la journée et en fonction de la luminosité, des nuances variées régalent nos yeux.

Pourquoi certains arbres ne perdent pas leur feuillage ?

Le cas des conifères en est un exemple didactique.

Leur feuillage en forme d’aiguilles diminue substantiellement la surface d’exposition. Par ailleurs, il s’agit d’arbres résineux qui laissent autour de chaque aiguille une fine couche de résine qui sert de vêtement de protection, comparable à la cire secrétée par les canards qui nagent dans l’eau, indifféremment de la température ambiante.

La stratégie des plantes est une source d’émerveillement ! (7)

Constantin Agouridas, Françoise Brénon et l'équipe Question du mois de Mediachimie

 

 

(1) Éthylène ou éthène H2C=CH2

(2) La méthionine existe sous 2 structures, images l’une de l’autre dans un miroir. Par exemple la S-méthionine a pour formule :

(3) Ce processus s’appelle l’abscission.

(4) Chlororphylle A :



(5) Dans le processus de photosynthèse, la chlorophylle absorbe l’énergie solaire afin de permettre au dioxyde de carbone et à l’eau, présents dans l’air ambiant, de se combiner pour produire des hydrates de carbone (sucre) et libérer du dioxygène.

(6) Caroténoïdes : Il s’agit d’une famille contenant environ 600 molécules différentes. Elles ont en commun de présenter une longue alternance de simples et doubles liaisons, responsable de leur couleur. Par exemple le lycopène a pour formule :

(7) C’est ainsi que certains arbres sécrètent de l'éthylène et d'autres gaz pour empêcher la végétation d'envahir leurs pieds et que sous stress thermique les arbres émettent de l'éthylène, d'où l'inflammation rapide et spectaculaire de l'arbre entier lors des incendies de forêt.

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Quelle chimie permet aux allumettes de s’enflammer ?

Les allumettes que nous utilisons tant en cette saison de barbecue sont bien pratiques et faciles à utiliser. Pourtant elles sont le fruit d’une longue histoire. Elles résultent de nombreuses recherches et
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Les allumettes que nous utilisons tant en cette saison de barbecue sont bien pratiques et faciles à utiliser. Pourtant elles sont le fruit d’une longue histoire. Elles résultent de nombreuses recherches et industrialisations suivies d’améliorations pour les rendre sûres et non toxiques. Elles nécessitent une friction pour s’enflammer et pour que ce soit d’un usage utile il faut que cette flamme dure suffisamment longtemps. Mais quels sont donc les ingrédients mis en jeu pour que cela fonctionne ?

Les composés présents sur la surface à gratter

Le grattoir est constitué de poudre de verre et de phosphore rouge.
Le phosphore rouge est la variété allotropique
(1) stable du phosphore, non inflammable et non toxique.

Les composés présents sur la tête de l’allumette

La petite tige de bois de peuplier est imprégnée de phosphate d’ammonium et son extrémité est recouverte de paraffine. Sur cette extrémité est déposée une pâte constituée à environ 50 % de chlorate de potassium (KClO3) (2), de trisulfure de diantimoine (Sb2S3) et de phosphate d’ammonium (NH4)3PO4, le tout lié par une colle. Le colorant présent est ajouté pour la rendre jolie !

Cette tête est appelée le « bouton » dans le processus de fabrication.

Que se passe-t-il lors du grattage, et après ?

La poudre de verre permet la friction provoquant un échauffement. Cette augmentation locale de température provoque la transformation du phosphore rouge en phosphore blanc (3). Celui-ci, très volatil et inflammable, s’enflamme immédiatement en présence du dioxygène de l’air. Cette étape sert à amorcer la flamme.

Celle-ci se communique alors à la tête de l’allumette.

Le chlorate, oxydant, se décompose sous l’effet de la chaleur de la flamme en chlorure et libère de l’oxygène selon KClO3 → KCl + 3/2 O2 (gaz)

Le trisulfure de diantimoine est un réducteur et sert de combustible, permettant ainsi à la flamme de se maintenir.

Il se forme simultanément du trioxyde de diantimoine et du dioxyde de soufre, responsable de l’odeur que l’on perçoit.

Les réactions mises en jeu sont :
Sb2S3 + 9/2 O2 → Sb2O3 + 3 SO2

ou globalement Sb2S3 + 3 KClO3 → Sb2O3 + 3 SO2 + 3 KCl

Et ce bel enchaînement de réactions ne dure que quelques dixièmes de secondes !

La cire de paraffine, qui est aussi un bon combustible, va permettre à la flamme de se propager le long de la tige de bois.

Quant au phosphate d’ammonium dont le bois est imprégné, il joue le rôle de retardateur de combustion afin que l’allumette ne brûle pas trop vite, et limite la formation des fumées lorsque l’allumette s’éteint.

La fabrication des allumettes en France a pendant plus d’un siècle été un monopole d’état (représenté par la SEITA). La dernière usine de Saintines dans l'Oise a fermé en 1993, elle fabriquait environ 15 milliards d'allumettes sur les 22 milliards consommées en France et consommait alors 8400 m3 de bois de peuplier. Depuis la consommation chute de 2 à 4% par an, concurrencée par les allume-gaz et les briquets.

Pour voir en images et au ralenti le processus d’inflammation d’une allumette tout en identifiant les réactions qui se passent, regardez la vidéo « How Do Matches Work ? » sur la chaine Youtube de l’American Chemical Society.

Françoise Brénon

 

 

(1) Une variété allotropique correspond à une forme cristalline ou moléculaire. Le phosphore rouge a un enchainement structural semblable à un polymère :


source http://www.compoundchem.com/2014/11/20/matches/

(2) On utilise du chlorate de potassium qui est non hygroscopique (absorbe peu ou pas l’humidité de l’air) contrairement au chlorate de sodium.

(3) Le phosphore blanc est une autre variété allotropique du phosphore . Sa structure découle d’une « dépolymérisation « du phosphore rouge et est :

Structure et apparence du phosphore blanc.source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Phosphore_blanc 


Il est très inflammable. On pourra lire à son sujet la ressource « Le phosphore et l’invention des allumettes ».

Illustration fromage
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Y-a-t-il des interactions entre les médicaments et l’alimentation au quotidien ?

Un exemple avec « l’effet fromage » et certains antidépresseurs. En quoi certains fromages, en particulier les plus fermentés, peuvent-ils influencer l’efficacité ou entraîner des effets secondaires majeurs de certains
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Un exemple avec « l’effet fromage » et certains antidépresseurs.

En quoi certains fromages, en particulier les plus fermentés, peuvent-ils influencer l’efficacité ou entraîner des effets secondaires majeurs de certains traitements contre des pathologies telles que la dépression ou la maladie de Parkinson ?

La dopamine et la sérotonine

La dopamine et la sérotonine sont des neurotransmetteurs. Ils jouent un rôle majeur au niveau des humeurs, de notre énergie au quotidien comme de notre équilibre psychique et somatique. Le moindre déséquilibre de leur métabolisme (production versus destruction) conduit fatalement et réciproquement à des pathologies comme la maladie de Parkinson ou la dépression.

 

  

 

  

sérotoninedopamine


Leurs formules ci-dessus montrent l’existence d’une fonction amine (…-NH2), d’où le terme utilisé de « bioamines » c’est-à-dire amines de la vie.

MAO et IMAO

Certaines enzymes, appelés MAO pour Mono Amines Oxydases, sont des enzymes endogènes situées pour l’essentiel au niveau de l’intestin grêle, du foie, du plasma et du cerveau. Leur fonction naturelle est de dégrader l’excès des amines telles que la dopamine ou la sérotonine et de sauvegarder ainsi l’équilibre tant recherché.

Les IMAO, pour Inhibiteurs de MAO, sont des substances chimiques endogènes ou exogènes qui inhibent (empêchent) l’action de la dégradation des bioamines. Ainsi ils permettent de maintenir, pour l’essentiel, le niveau physiologique de la dopamine ou de la sérotonine qui font défaut dans des maladies telles que la dépression ou la maladie de Parkinson.

Parmi les IMAO on peut citer une famille de médicaments appelée « tricycliques » (1), plus particulièrement utilisés contre la dépression.

Fromage et tyramine

Tous les fromages, mais plus particulièrement les plus fermentés, contiennent un fort taux d’une substance chimique dite TYRAMINE (du grec tyri=fromage et amine).
Sa formule chimique montre aussi l’existence d’une fonction amine et une forte ressemblance avec la formule de la dopamine, et par extrapolation à celle de la sérotonine.

Les conséquences

Si le patient est sous traitement par des IMAO, ceux-ci vont aussi inhiber la dégradation de la tyramine. Sa concentration va substantiellement monter dans le compartiment sanguin provoquant une brusque augmentation de la tension artérielle qui peut même compromettre le pronostic vital pour certains individus. De plus, comme ces IMAO sont en train de « travailler » pour la tyramine abondamment amenée par la nourriture, ils ne sont pas suffisamment disponibles pour « s’occuper » de la sérotonine ou de la dopamine, entraînant ainsi une nette diminution de l’efficacité du médicament administré.
Ces phénomènes sont regroupés sous le surnom de « l’effet fromage ».

Autres aliments

La tyramine est présente dans de nombreux aliments à des concentrations variables. On la rencontre plus particulièrement dans les aliments ayant subi un processus de fermentation (viandes attendries, bières, harengs marinés, certaines sauces au soya qui accompagnent les repas des pays du soleil levant…). Certains fruits en contiennent. Ainsi, les bananes mûres contiennent beaucoup plus de tyramine que les bananes fraîchement recueillies.

Conclusion

Cet exemple nous fait prendre conscience qu’il est important de surveiller son alimentation lorsque l’on est sous traitement et de bien suivre les instructions de prise de chaque médicament.

Constantin Agouridas

 

 

(1)Exemple d’un tricyclique, l'imipramine :

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Pourquoi mon ballon s’envole ?

Un ballon de baudruche gonflé avec de l’hélium s’élève, contrairement à un ballon rempli d’air. Pourquoi donc ? Que contiennent l’air et l’hélium ?L’air est un mélange composé de 80 % de molécules de diazote N2 et de 20 %
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Un ballon de baudruche gonflé avec de l’hélium s’élève, contrairement à un ballon rempli d’air. Pourquoi donc ?

Que contiennent l’air et l’hélium ?

L’air est un mélange composé de 80 % de molécules de diazote N2 et de 20 % de molécules dioxygène O2 (1). Le gaz hélium est constitué d’atomes d’hélium.

La densité des gaz

Il faut d’abord regarder les masses molaires (2). Exprimées en gramme par mole (g.mol-1), elles valent 1 pour l’hydrogène H, 4 pour l’hélium He, 16 pour l’oxygène O et 14 pour l’azote N, soit 32 pour O2 et 28 pour N2.

Les gaz vérifient une loi très importante : des volumes égaux de gaz différents à la même température et à la même pression contiennent le même nombre d’atomes ou de molécules (3) (mais n’ont pas la même masse).

Si on gonfle un ballon de baudruche standard de 28 cm de diamètre il contient environ 10 litres de gaz. Ainsi il y a le même nombre de molécules dans 10 litres d’air que d’atomes dans 10 litres d’hélium.

Concrètement, dans chacun de ces volumes, il y a 0,446 moles de gaz, à 0°C (273 K) et à la pression atmosphérique (1013 mbar). Pour l’air cela donne la répartition suivante : 0,357 moles de diazote et 0,089 moles de dioxygène (en utilisant la composition de l’air de 80 % de molécules de diazote N2 et 20 % de molécules dioxygène O2).

Compte tenu des masses molaires, 10 litres d’hélium ont donc une masse de 1,78 g et 10 litres d’air 12,9 g. 10 litres d’air sont ainsi 7,2 fois plus lourds que 10 litres d’hélium.

L’air est donc 7,2 fois plus dense que l’hélium.

 

La poussée d’Archimède

Un petit rappel : nous avons tous remarqué qu’un bateau flotte dans l’eau. Cela est dû à une force qui soulève le bateau et qui l’empêche de couler. Cette force s’appelle la poussée d’Archimède, qui existe dans l’eau, mais aussi dans l’air et pour tout fluide. La force qui fait tomber est le poids. Il est proportionnel à la densité du corps, à son volume et à l’accélération de la pesanteur.

La poussée d’Archimède, elle, est proportionnelle à la densité de l’eau, au volume immergé du corps, et à l’accélération de la pesanteur. On dit qu’elle est égale au poids du volume d’eau déplacé, mais elle est dirigée vers le haut.

Reprenons les ballons de baudruche de 10 L, contenant soit 1,78 g d’hélium, soit 12,9 g d’air.

C’est ici l’air extérieur qui exerce une poussée d’Archimède sur les ballons. Comme ils sont totalement immergés dans l’air et que leurs volumes sont identiques, la poussée d’Archimède qui les soulève est la même.

Le ballon contenant l’air subit une force d’Archimède égale au poids de l’air enfermé dans le ballon, alors il reste en suspension. Comme l’hélium est 7,2 fois moins dense que l’air, son poids est 7,2 fois plus faible que la poussée d’Archimède et le ballon s’élève.

En toute rigueur le ballon de baudruche a une masse d’environ 2 g. Donc le ballon rempli d’air tombe. L’ascension du ballon d’hélium est par contre peu affectée par ce poids supplémentaire.

Jusqu’à quelle altitude le ballon gonflé à l’hélium peut-il monter ?

Le calcul n’est pas facile, car il y a plusieurs facteurs qui interviennent. Avec l’altitude la pression de l’air et la température diminuent. Par exemple à 3000 m d’altitude la pression ne vaut plus que 701 mBar et la température -20 °C (253 K). Mais la densité de l’air diminue aussi donc il en est de même de la poussée d’Archimède.

Un calcul permet de montrer que le ballon peut atteindre 3000 m en 2 à 3 heures. Mais ceci reste théorique car le latex de la baudruche est perméable aux gaz légers. Ainsi un ballon gonflé à l’hélium se dégonfle en 10 à 12 heures et retombe donc à terre. Et n’oublions pas le vent qui peut perturber l’ascension !

Jean-Claude Bernier et Françoise Brénon

 

 

(1) En toute rigueur, l’air contient 78,08 % de N2, 20,95 % de O2 et moins de 1 % d'autres gaz.

(2) La masse molaire est la masse d’une mole. Mais qu’est-ce qu’une mole ? Les atomes ou les molécules étant infiniment petits et légers, nous nous ramenons à notre échelle en nous intéressant un très très grand nombre de ces atomes ou molécules. 1 mole contient environ 602 000 000 000 000 000 000 000 = 6,02 1023 atomes ou molécules.

(3) Il s’agit d’une loi fondamentale appelée loi des gaz parfaits. Elle s’exprime par la relation : pV = nRTp est la pression qui s’exerce sur le gaz, V le volume qu’il occupe, T la température et n la quantité de matière exprimée en mole. R est la constante des gaz parfaits.

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Pourquoi ça frise ou ça défrise ?

Vous vous êtes parfois demandés pourquoi et comment vos cheveux frisaient sous la pluie ou chez le coiffeur ? Voyons si la chimie peut répondre à vos questions. La structure du cheveuOn distingue trois parties dans le
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Vous vous êtes parfois demandés pourquoi et comment vos cheveux frisaient sous la pluie ou chez le coiffeur ? Voyons si la chimie peut répondre à vos questions.

La structure du cheveu

On distingue trois parties dans le cheveu :

  1. la cuticule, partie externe qui ressemble à une surface d’écailles comme des tuiles imperméables qui protègent la tige du cheveu ;
  2. le cortex, formé de kératine sous forme de fibrilles d’environ 0,2 μm qui donnent au cheveu son élasticité et sa force (une mèche de 200 cheveux peut supporter la traction d’une masse de 10 à 20 kg) ;
  3. la région médullaire, partie creuse au centre de la tige du cheveu.

La kératine

La kératine est une protéine constituée d’acides aminés différents (1) reliés entre eux par une liaison dite peptidique ou amide (2). Cela crée des chaines polypeptidiques. Celles de la kératine du cheveu présentent une disposition spatiale particulière en hélices appelées α (3), qui s’associent entre elles et s’entrelacent. Cette cohésion est principalement due à des liaisons hydrogène (liaison H) entre les atomes H portés par les atomes d’azote et les atomes d’oxygène portés par les groupes carboxyles (4). Certaines parties des chaines présentent aussi des interactions électrostatiques entre les groupes carboxylates (R-COO-) chargés négativement et les dérivés aminés (R’-NH3+) chargés positivement. Ces interactions confèrent sa résistance à la kératine. Elles peuvent se rompre et se refaire réversiblement, permettant un « façonnage » du cheveu !

Parmi les acides aminés présents, la cystéine (5) qui possède une fonction thiol (SH), joue un rôle particulier. Des ponts disulfures (S-S) peuvent s’établir entre deux atomes de soufre de chaines différentes. Ces ponts disulfures résistent bien à l’étirement et contribuent à l’élasticité du cheveu.

Lissage et mise en plis

Modifier la frisure ou le lissage des cheveux, c’est modifier les liaisons entre les chaînes polypeptidiques. L’eau par exemple brise les liaisons H ; les atomes H de la kératine ont alors tendance à se lier plus facilement avec les atomes O de l’eau H2O (6). Le cheveu mouillé peut se distendre, être déformé ou lissé plus facilement. Il y a un glissement et un étirement provisoire des chaînes de kératine. En le séchant des liaisons H et des interactions électrostatiques se reforment à d’autres endroits. Le cheveu pourra garder sa nouvelle forme un certain temps.

Utiliser une laque ou un spray permet, en recouvrant d’une fine couche les cheveux, de les maintenir en forme et éviter que la pluie vienne friser la chevelure lissée ou détendre la mise en plis !

Provoquer une frisure « permanente »

Les cheveux vont subir deux types d’actions.
La première action consiste à casser les ponts S-S par une réduction en milieu basique. Les chaines polypeptidiques sont alors relâchées. Les cheveux peuvent être enroulés à volonté, étirés et lissés. Les atomes de soufre des différentes chaines se retrouvent alors dans une nouvelle disposition.

La deuxième réaction va consister en une oxydation permettant de créer de nouveaux ponts disulfures fixant ainsi la nouvelle frisure ou le lissage recherchés.

Les shampoings, après-shampoings, démêlants et autres produits capillaires ont des formulations très complexes pour améliorer entre autre la souplesse, le démêlage et la brillance. Leurs actions consistent toujours à modifier les interactions des chaines polypeptidiques de la kératine entre elles.

Françoise Brénon

 

(1) Un acide aminé a pour formule générale R CH(NH2) COOH

(2) La liaison peptidique ou amide présente l’enchaînement suivant d’atomes :

(3) La laine est également constituée de kératine α. Il existe une autre forme spatiale de la kératine dite en hélice β, que l’on rencontre dans la soie.

(4) Schéma de la liaison H symbolisée par le pointillé

(5) La cystéine contient un atome de soufre en plus des fonctions amine et acide carboxylique HS-CH2CH(NH2)-COOH

(6) Schéma de la liaison H entre l’eau et le groupe amine :


 

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Dans quoi boire le champagne ?

Nous avons vu en décembre que le champagne contenait du gaz carbonique sous pression qui ne demandait qu’à se libérer sous forme de bulles qui remontent doucement à la surface du vin et participent à l’effervescence
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Nous avons vu en décembre que le champagne contenait du gaz carbonique sous pression qui ne demandait qu’à se libérer sous forme de bulles qui remontent doucement à la surface du vin et participent à l’effervescence joyeuse, synonyme de fête. Le verre dans lequel on boit le champagne doit répondre par son élégance à l’image de prestige de ce breuvage mais aussi permettre d’en apprécier toutes les qualités.

Éviter le métal

Il existe pour boire le champagne des récipients en métal précieux, argent ou métal doré, mais ils ne conviennent pas car on ne peut ni observer la couleur du vin, ni la finesse du dégagement des bulles.

Les arômes tant appréciés

Les analyses ont montré que l’éclatement des bulles de gaz carbonique jouait un rôle majeur dans la libération des arômes. Ceux-ci sont des molécules organiques amphiphiles qui comportent soit une partie hydrophile qui les font rester majoritairement dans le vin, soit une partie hydrophobe qui les fixe de préférence à l’interface gaz–liquide de la bulle. Les analyses par IR-FT et SM (1) des aérosols de surface, comparées aux analyses du liquide in situ, ont montré des concentrations plus élevées d’acides gras ou de dérivés estérifiés tels que l’acide palmitoléique (2), l’acide tétradécanoïque (3) et d’autres, qui apportent les notes métalliques, fruitées, herbacées… Ces concentrations organoleptiques participent au plaisir olfactif puis gustatif du champagne.

D’où l’attention particulière à porter sur la nature du verre et à son nettoyage qui ont une grande influence sur la formation et la persistance des bulles qui sont de vrais ascenseurs à arômes.

Flûte ou coupe ?

La forme du verre à champagne doit être fonctionnelle. Les verres à fond rond ou les verres à fond pointu ne dégagent ni les mêmes mousses ni les mêmes lignes de bulles.

La flûte à champagne par sa hauteur de la colonne de liquide permet le bel examen visuel du vin et à la condition d’y laisser quelques microfibres, d’admirer la formation progressive de fines bulles. Si la flûte est suffisamment ouverte, le dégustateur peut y approcher le nez et goûter tous les arômes qui se dégagent de l’aérosol.

La coupe à champagne plus populaire dans les pays du sud est pourtant indéfendable. La mousse s’y forme mal et le bouquet se disperse. On y boit avec le nez qui trempe dans le breuvage et la surface liquide–air y est trop vaste, l’effervescence se calme trop vite.

C’est maintenant le verre « tulipe » à forme d’œuf tronqué sur une jambe pleine allongée qui a la côte. Il permet de jouir d’une mousse réduite et de la montée des fines bulles tout en permettant de respirer les arômes qui se dégagent en surface.

Fuyez la coupe ou flûte en plastique !

Faut-il rappeler le scandale qui est de boire le champagne dans une coupe en plastique ! Le PET (4) a une énergie de surface bien plus faible que celle du verre, la tension de surface liquide/solide y est très différente et sa surface est classée comme hydrophobe. Le liquide n’a pas tendance à s’y accrocher et ce sont les bulles qui le remplacent et grossissent sur les parois en cachant malheureusement la douce ascension des fines bulles.

Pour votre plaisir olfactif ou gustatif, choisissez bien votre matériel, mais dans tous les cas ne l’utilisez qu’avec modération !

Jean-Claude Bernier

 

 


(1) IR-FT : analyse par infrarouge à transformée de Fourier ; SM : spectrométrie de masse
(2) acide palmitoléïque acide (Z)-hexadéc-9-énoïque : CH3 –(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH
(3) acide tétradécanoïque CH3–(CH2)12–COOH
(4) PET : poly(éthylène-téréphtalate) polymère de motif répétitif -[O-(CH2)2-O-CO-paraPh-CO]n-

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Pourquoi y-a-t-il des bulles dans mon champagne ?

Le champagne est une boisson alcoolisée effervescente, elle est faite à partir de jus de raisins sucré. Sous l’influence de levures qui sont des champignons microscopiques, le sucre se transforme en alcool avec formation
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Le champagne est une boisson alcoolisée effervescente, elle est faite à partir de jus de raisins sucré. Sous l’influence de levures qui sont des champignons microscopiques, le sucre se transforme en alcool avec formation de dioxyde de carbone et dégagement de chaleur. Après assemblage de vins « tranquilles » on fait la dernière fermentation à l’intérieur même de la bouteille. Après diverses opérations qui se terminent par la fermeture avec le fameux bouchon en forme de champignon, c’est la bouteille de champagne classique que nous connaissons et qui va être stockée 2 à 4 ans dans des caves immenses.

Réaction de transformation du sucre en présence des levures :

C6H12O6 → 2 C2H5OH +2 CO2 + Q (chaleur)

Pourquoi les bulles apparaissent-elles dans le verre ?

Dans la bouteille, le dioxyde de carbone se trouve en partie dissous dans le vin et en partie à l’état gazeux. Un équilibre s’établit et la pression du gaz est alors proportionnelle à la concentration en gaz dissous. Ainsi pour une pression de 5 à 6 bars, il y a environ 12 grammes de CO2 dissous, ce qui représente environ 6 litres susceptibles de s’échapper à l’état gazeux à pression et température normales.

Ainsi, quand on ouvre la bouteille, la pression diminue brutalement à 1 bar. Les 6 litres de CO2 dissous veulent s’échapper : c’est ce qui produit le bruit du bouchon qui saute et l’effervescence du vin. Quand on le verse dans le verre, les bulles de gaz carbonique naissent et montent dans le champagne.

Naissance des bulles

Le processus de formation des bulles qui contribuent au plaisir de ce vin de fête est intéressant. On estime qu’il y a par bouteille un potentiel de 11 millions de bulles ! Il y a nucléation, c’est-à-dire naissance d’une petite bulle microscopique, autour d’une petite poche d’air ou d’une microfibre. Elle grossit de quelques microns (millième de mm) à un millimètre et monte vers la surface à la vitesse de 15 cm par seconde. On recommande de servir le champagne à 7/8°C dans des verres assez hauts (des flûtes) qui ne viennent pas directement du lave-vaisselle mais qui ont été préalablement essuyés avec un torchon textile pour y laisser quelques fibres. Ces fibres serviront de germes pour la nucléation et permettront un dégagement harmonieux des bulles.

J’entends déjà les critiques qui disent que ces dégagements de gaz carbonique vont nuire au changement climatique !! Rassurons-nous ; chaque année 330 millions de bouteilles contenant chacune 12 g de CO2 sont ouvertes de par le monde. Au total cela représente le dégagement d’environ 3600 tonnes de CO2. Devant les émissions totales mondiales de 39 milliards de tonnes, ce n’est même pas le dix millionième de cette quantité !

Mais que cela ne vous empêche pas de boire le champagne avec modération !

Jean-Claude Bernier

 

 

Remarque : le dioxyde de carbone est aussi appelé gaz carbonique et a pour formule chimique CO2.

Prochaine question du mois : Dans quel verre faut-il boire le champagne ? (s’il en reste !)
 

Kopi luwak mangeant des cerises de caféier
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La chimie peut-elle libérer le chat Civette de son emprisonnement ?

Savez-vous que le café le plus cher au monde est produit grâce aux excréments d’un animal, la civette asiatique luwak (Paradoxurus hermaphroditus) ? Environ 36€ les deux tasses de café dans l’Etat de Massachusetts ! Le
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Savez-vous que le café le plus cher au monde est produit grâce aux excréments d’un animal, la civette asiatique luwak (Paradoxurus hermaphroditus) ? Environ 36€ les deux tasses de café dans l’Etat de Massachusetts ! Le kilogramme sur le marché peut atteindre plusieurs milliers d’euros !

Quelles relations entre un certain café et la civette ?

Le café « Kopi Luwak » au goût si particulier est extrait des excréments de la civette. Ces animaux (petites créatures inoffensives entre la belette et le chat) mangent les fruits du caféier mais sont incapables d’en digérer les graines ; ces dernières sont alors excrétées après avoir macéré dans l’intestin de la civette.

Les sucs gastriques avec leurs enzymes et leur acidité ont débarrassé la graine de son amertume.

Une fois la graine de café épurée grâce aux sucs gastriques, il s’agit là de la première phase de la chimie, la graine va continuer les quelques mètres de chemin qui lui reste (7 mètres chez l’homme…) avant qu’elle soit restituée sur terre, prête à être ramassée, enrichie d’arômes apparentés au caramel qui vaudront à ce café le titre de boisson la plus chère au monde.

Civette, parfum et tabacs

Les civettes sont également recherchées pour leur musc, sécrété par les glandes anales, d’où l’ancien nom de « chat musqué ».

Chez la civette, la molécule chimique odorante est la civettone. Son parfum de musc ressort d’une façon intense, ce qui rejoint le profond de l’Homme dans sa culture et émotions. La civettone est aussi présente comme fixateur dans certains parfums pour homme. Elle est également utilisée dans la fabrication des cigares. C’est ainsi que de nombreux café-tabacs portent le nom de « La Civette » !

Envisager la synthèse chimique de la civettone

La synthèse de la civettone est possible à partir d’un précurseur contenu dans l’huile de palme et est déjà réalisée. Alors les chimistes pourraient-ils envisager de produire en quantité de la civettone et d’identifier les transformations subies par la graine de café pendant la digestion de la civette luwak ?

La contrepartie ne serait pas seulement la création de valeur et d’emplois mais aussi la libération de la Civette emprisonnée dans des enclos car il s’agit là de la « poule aux œufs d’or » pour les populations locales en Indonésie ou aux Philippines…

 

Constantin Agouridas

 

Civettone

Civettone.

 

 


 

Rizière
- Question du mois
mediachimie

Quel est le secret de la longévité de la muraille de Chine ?

Qui n’a pas entendu parler de la Grande Muraille construite pour empêcher les ennemis d’envahir la Chine sur sa partie nord ? Patrimoine mondial de l’UNESCO depuis 1987, la muraille de Chine a été construite de façon
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Qui n’a pas entendu parler de la Grande Muraille construite pour empêcher les ennemis d’envahir la Chine sur sa partie nord ?

Patrimoine mondial de l’UNESCO depuis 1987, la muraille de Chine a été construite de façon continue du IIIe siècle avant J.-C. au XVIIe siècle après J.-C. Il s’agit de l’ouvrage architectural le plus important jamais construit par l’Homme, tant par sa longueur, par sa surface que par sa masse.

2300 ans de vie !!! Elle a résisté à des climats extrêmes et tremblements de terre… Des experts scientifiques ont analysé avec les moyens technologiques d’aujourd’hui le contenu des matériaux utilisés, et en particulier du mortier.

Les maçons chinois avaient-ils déjà épousé la blouse blanche du chimiste ?

À croire que oui, à la lumière des résultats surprenants. Le mortier était constitué d’un mélange déterminé de chaux et de riz gluant !!! Que se passe-t-il ?

  • La chaux est le parfait matériau recyclable avant notre ère ; le calcaire CaCO3 après pyrolyse perd son dioxyde de carbone et en présence d’eau donne de la chaux Ca(OH)2. Celle-ci à son tour, déposée sur le chantier perd son eau, fixe le dioxyde de carbone environnant et redonne du calcaire.
  • Le riz est constitué pour l’essentiel d’amidon, polysaccharide de grande taille et ramifié.
  • Dans le mélange riz-chaux, l’amidon du riz, par sa structure de filet de pêcheur, va contenir la chaux humide et lui permettre par la suite de « cristalliser » en calcaire en microstructures, voire nanostructures, au sein des filets.
  • Le tour est joué, la structure va se consolider dans le temps. L’armature de l’amidon va servir de support armé et invisible de maintien pendant des millénaires !!!

D’autres structures nous surprennent aussi par leur solidité :

  • Comment le Pont de Gard tient-il encore quelques deux mille ans après sa construction ?
  • Quel est le secret naturel de la solidité exceptionnelle de la carapace des crabes et des crustacés ?

Motif de l'amylopectine

Motif de l’amylopectine. L’amylopectine est un polymère ramifié qui avec l’amylose, un autre polymère, constitue l’amidon.

 

Constantin Agouridas

- Question du mois
mediachimie

Comment l'huile d'olive améliore-t-elle la fonction de nos viscères ?

Riche en acide oléique, un acide gras mono-insaturé (oméga-9), l'huile d'olive va interagir avec la partie de duodénum qui représente le début de l'intestin grêle. Une cascade d'événements moléculaires va conduire à la
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Riche en acide oléique, un acide gras mono-insaturé (oméga-9), l'huile d'olive va interagir avec la partie de duodénum qui représente le début de l'intestin grêle. Une cascade d'événements moléculaires va conduire à la sécrétion d'une substance chimique de nature protéique qui est une hormone appelée cholecystokinine ( du grec « bouger la bile »).

Pour quelles conséquences ?

Le pancréas et la vésicule biliaire une fois l'ordre reçu, grâce à la cholecystokinine, vont à leur tour se mettre en position de bataille pour permettre une meilleure digestion des substances lipidiques. Des molécules dites lipolytiques, c'est-à-dire capables de permettre la digestion des lipides ingérés, sont alors déversées dans le suc gastrique.

De plus la vésicule biliaire va se mettre en contraction permettant une augmentation de la vidange biliaire, y compris de résidus de sels de cholestérol. Si cette vidange n’a pas lieu cela peut conduire, selon les individus, à des calculs biliaires. Ceci est particulièrement vrai pour des biles dites « paresseuses » ce qui permet une meilleure digestion, un bien-être, comme un contrôle physiologique du flux du cholestérol.

L'histoire ne s’arrête pas là…

Il reste encore tant à découvrir et à prouver

Il n’est pas un hasard que la médecine d'Hippocrate citait la mélancolie (en grec : avoir la bile noire) comme un trouble majeur des humeurs. Les philosophes et scientifiques ont ultérieurement repris ce terme pour parler de la tristesse, voire de la dépression sévère. On parle aussi du colérique ou de l'irascible comme étant un tempérament bilieux ou « on se fait de la bile » lorsqu’on est inquiet.

En quoi l'huile d'olive et sa chimie pourrait avoir un impact dans de désordres psychosomatiques de ce genre ? À suivre… 

Mais soyons Crétois le temps de comprendre…