Les atomes

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Les atomes
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Préhistoire et Antiquité

• Lhistoire de la chimie commence dès la
  Préhistoire.
• Sans le savoir, depuis lAntiquité, les hommes
  font des transformations chimiques en réalisant
  du feu, en découvrant les recettes de la
  fabrication des poteries, ou en élaborant des
  métaux et des alliages.

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Préhistoire et Antiquité

• L'utilisation du feu
• Le feu a été une découverte fondamentale pour
  l'Homme pour ses rôles multiples (source de
  chaleur, de lumière, arme défensive, cuisson, ).
  
• On a découvert des traces de foyer vers -
  400 000 ans (époque paléolithique).

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Préhistoire et Antiquité

• La poterie
• Un des premiers matériaux utilisés a été l'argile
  dont la cuisson permet la confection de divers
  objet c'est la naissance de la poterie il y a
  plus de 10 000 ans.

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Préhistoire et Antiquité

• La métallurgie
• C'est l'art de transformer
• un minerai en métal.
• Le métal est généralement
• présent, dans la nature,
• sous forme de sel. On en
• extrait des métaux et ensuite des alliages.

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Préhistoire et Antiquité

• Les métaux ou alliages de cette période
• Le cuivre (Cu).
• Il a existé à l'état natif.
• Sous forme non pur,
• on le trouve principalement
• dans la malachite
• (CuCO3, Cu(OH)3) extraite, entre autres
  endroits, des mines du roi Salomon.
• Son commerce a été longtemps une source de
  richesse.

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Préhistoire et Antiquité

• -Le bronze (alliage
• 90 Cu et 10 Sn).
• L'étain était très abondant.
• Il fut très utilisé
• vers 3000 av. J.C.
• (l'âge du bronze),
• surtout dans la
• confection d'armes.

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Préhistoire et Antiquité

• -Le fer (Fe). Son utilisation en
  métallurgie a été plus tardive car
  plus difficile.
• Elle ne commence réellement que vers 2500 av.
  J.C. (l'âge du fer).
• Son utilisation a d'abord été militaire.
• La dureté des armes en fer était plus grande que
  celle en bronze.

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Préhistoire et Antiquité

• -Très vite l'homme s'est aperçu
  que mélanger certaines quantités
  de carbone à ce fer le rendait
  plus tranchant, plus résistant. Ce fut le
  premier acier.
• Il est également apparut lintérêt de la
  trempe (refroidissement rapide
  d'une structure chaude qui a pour effet de la
  figer).

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Préhistoire et Antiquité

• Les principaux métaux ou alliages de cette
  période furent
• -Le laiton (Alliage Cu et Zn).
• Utilisé dès 1000 av. J.C.,
• il est utilisé dans des
• pièces romaines.

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Préhistoire et Antiquité

• Les métaux ou alliages de cette période
• -L'argent (Ag), un des métaux précieux. On
  le trouve à l'état métallique ou sous
  forme d'alliage avec l'or.

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Préhistoire et Antiquité

• -La galène (PbS avec Ag2S). On pouvait purifier
  l'argent contenu dans ce composé, grâce à un
  procédé de métallurgie
• très ancien (décrit dans
• la Bible), la coupellation.

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Préhistoire et Antiquité

• L'or est un autre métal
• précieux connu longtemps
• avant le cuivre (5000 av. J.C.) et que l'on peut
  trouver à l'état natif.
• Ce métal étant inaltérable dans les conditions
  naturelles, il n'a fait l'objet d'aucune
  manipulation chimique durant l'antiquité. Sa très
  faible réactivité faisait de lui un métal
  " parfait ", d'où son importance monétaire et
  artistique.

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Préhistoire et Antiquité

• La chimie de la vie quotidienne
• Exemples
• - La teinturerie
• - Le tannage
• - La fermentation

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Préhistoire et Antiquité

• La teinturerie C'est une activité très
  ancienne. Elle fait appel à des colorants,
• qui ont trois origines
• végétale
• animale
• minérale

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Préhistoire et Antiquité

• Les teintures végétales
• Les extraits de la garance fournissaient le
  rouge.
• Les extraits de la
• gaude donnaient
• la couleur jaune.
• Les extraits du pastel
• et de l'indigo donnaient le bleu.

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Préhistoire et Antiquité

• Exemple de teinture animale
• - la cochenille insecte dont le corps desséché
  contient 50 dun colorant rouge naturel, le
  carmin.

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Préhistoire et Antiquité

• Exemples de teintures minérales utilisées dans
  les produits de beauté ou pour la décoration.
• - La céruse (PbCO3) donnait une belle coloration
  blanche mais toxique (Pb).
• - Le cinabre (Hg2S) utilisé comme rouge à lèvres
  mais toxique lui aussi !
• - La malachite fardait les yeux en vert.
• - Le minium (Pb3O4) servait de
• peinture et de protection du bois
• des bateaux pour les Grecs.

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Préhistoire et Antiquité

• Le tannage des peaux
• le tannage végétal
• avec des écorces
• riches en tanins (chêne, bouleau, etc)
• - le tannage aux graisses animales

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Préhistoire et Antiquité

• La fermentation
• Élaboration de la bière (plus rarement du vin) en
  Egypte et à Summer.

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Préhistoire et Antiquité

• Autres produits minéraux utilisés de lAntiquité
  
• - Le gypse qui donne le plâtre en chauffant.
• - Le natron (Na2CO3) source de soude et agent
  desséchant des momies.
• - La "potasse" (K2CO3) engrais, coloration de
  verres (100 après JC).
• - Le salpêtre (KNO3) explosifs.
• - Le soufre désinfectant
• et purificateur rituel
• (Bible et l'Odyssée).

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Philosophes grecs

• Ces philosophes furent les premiers à
  s'intéresser à la connaissance pure, sans intérêt
  technique (par exemple Thalès au VIIe siècle
  av. J.C.).
• Leurs réflexions (sans expérimentation)
  débouchent sur deux théories
• - La théorie des 4 éléments.
• - La théorie atomique

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Philosophes grecs

• La théorie des 4 éléments
• On les voit apparaître pour la première fois chez
  Homère au IXe av. J.C.,
• au nombre de trois
• L'Eau La Terre Le Feu
• Tout corps matériel est une combinaison de ces
  différents éléments.

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Philosophes grecs

• La théorie des 4 éléments.
• Empédocle (Ve av. J.C.), affirme quil existe
  quatre
• éléments
• la terre
• leau
• lair
• le feu

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Philosophes grecs

• Les 4 éléments.
• Platon (428 - 348 av. J.C.), à partir de
  spéculations mathématiques, imagine quon peut
  les associer pour les transformer.
• Par exemple, 2 feu 1 air
• 1 eau 2 air 1 feu
• C'est la base de l'alchimie.

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Philosophes grecs

• Aristote (384 - 322 av. J.C.) donne à chaque
  élément d'un couple de qualité

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Philosophes grecs

• La théorie atomique
• Son fondateur est Démocrite
• (460 - 370 av. J.C.).
• Selon lui, la matière serait discontinue et
  formée de corpuscules élémentaires les atomes
  (signification insécables)

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Philosophes grecs

• La théorie atomique
• - la cohésion d'un solide est due à
  l'entrelacement d'atomes crochus.
• - les liquides sont formés datomes lisses et
  ronds qui glissent facilement. Certains sont plus
  gros que d'autres (ex  l'huile passe plus
  difficilement que l'eau dans un filtre car
  l'huile a des atomes plus gros !).

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Philosophes de lInde

• A la même époque
• que celle de Démocrite, il existait aussi en Inde
  une philosophie
• (système Vaiseshika)
• qui enseignait déjà que
• la matière était formée
• d'atomes
• indestructibles.

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Philosophes grecs

• Ces deux théories grecques sont des théories
  totalement philosophiques
• (sans expérimentation rigoureuse).
• C'est la théorie des éléments
• (utilisée par les alchimistes),
• qui va l'emporter
• jusquau XVIIIème siècle

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LAlchimie

• est d'abord une philosophie à
  base expérimentale, trouvant son
  origine à Alexandrie,
• centre intellectuel de la
• civilisation gréco-romaine.
• La bibliothèque de cette ville (brûlée au VIe s.
  par des envahisseurs arabes) contenait toute la
  sagesse de l'Antiquité ainsi que l'alchimie arabe
  et juive.

32
Alchimie

• Certains alchimistes travaillent avec la théorie
  des 4 éléments
• le feu (chaud et sec) - l'air (chaud et
  humide) - l'eau (froid et humide) - la terre
  (froid et sec)
• Les transformations subies par la matière sont
  dues au passage d'un élément à un autre.
• Par exemple la pluie est le passage de l'air à
  l'eau. Un morceau de bois qui brûle correspond au
  passage de la terre au feu. La fumée correspond
  au passage du feu à l'air, etc

33
Alchimie

• Un alchimiste dans son atelier

34
Alchimie

• Transmutation des métaux
• De même, ces alchimistes cherchaient à
  transformer les métaux en or au contact de la
  pierre philosophale.

35
Alchimie

• VITRIOL
• Visita Interriorum
• Terrae
• Rectificandoque
• Invenies Occultum
• Lapidem
• Visite lintérieur de la Terre et en rectifiant
  tu trouveras la pierre cachée des sages .

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Alchimie

• Les métaux sont considérés comme des êtres
  vivants.
• Comme les plantes, les métaux poussent dans le
  sein de la terre nourricière et, passant par des
  étapes de maturation successives,
• deviennent plomb, fer, cuivre, puis or.

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Alchimie

• Les 7 métaux sont associés aux 7 planètes
• Or Soleil
• Argent Lune
• Mercure Mercure
• Plomb Saturne
• Etain Jupiter
• Fer Mars
• Cuivre Vénus

38
Alchimie

• Les alchimistes considèrent que les matériaux
  vils sont malades, et quils peuvent être
  régénérés par ladministration
• dun élixir.

39
Alchimie

• Dautres alchimistes
• conçoivent le monde comme
• un vaste système animé
• ils cherchent les relations entre la vie des
  métaux et l'âme universelle. Principalement
  philosophique et mystique, leur recherche a pour
  but l'élaboration de la pierre philosophale.

40
Les remontrances de Nature à lalchimiste
errant Tableau de 1516
41
Alchimie

• Jusquau XVIIIe
• les alchimistes
• travaillent en
• cherchant à
• effectuer ces
• transmutations
• impossibles !

42
Alchimie

• René Descartes (1596 - 1650), écrit
• " Je crois que les chimistes ne font que dire des
  mots hors de l'usage commun pour faire semblant
  de savoir ce qu'ils ignorent.
• Selon mon opinion, leur sel, leur soufre et leur
  mercure ne diffèrent pas plus entre eux que les
  quatre éléments des philosophes, car je pense
  que tous les corps sont fait d'une même matière,
  qu'il n'y a rien qui fasse de la diversité entre
  eux. "

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Alchimie

• Malgré cela, lalchimie
• permit de développer - les techniques de
  métallurgie fusion, alliage, - les techniques
  de purification distillation, filtration,
  cristallisation, bain-marie,
• - la fabrication des premiers médicaments.

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Exemple décrit alchimique
Dictionnaire de lAlchimie 1612
45
Exemple décrit alchimique
Nouvelles lumière Chimiques 1614
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Les débuts de la chimie

• A la Renaissance, la chimie se développe grâce à
  une expérimentation plus précise.
• Paracelse (1493 - 1541), médecin suisse
  itinérant, se rend compte de l'importance de la
  pureté des médicaments.
• Quiconque a le désir de pénétrer la nature doit
  en fouler le livre vivant de ses propres pieds.

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Les débuts de la chimie

• Georg Bauer dit Agricola
• (1494 - 1555) est le
• fondateur de la
• chimie métallurgique
• et de la minéralogie.

48
Les débuts de la chimie

• Bernard Palissy (1499 - 1589), artiste
  (émaux,...) et expérimentateur (il brûla
  ses meubles et planchers pour alimenter ses fours
  il mit ainsi au point la préparation de la
  faïence).

49
Les débuts de la chimie

• Francis Bacon (1561 - 1626) philosophe anglais
  propose de soumettre la nature à lexpérience par
  une investigation au ras du sol et exprime sa
  sympathie pour l'atomisme.

50
Les débuts de la chimie

• Jan Baptist Van Helmont (1577 - 1644) découvre
  l'état gazeux, individualise les différents gaz
  (avant, il n'en existait qu'un seul type
  l'Air).
• Il met en évidence le gaz sylvestre (du bois)
  le gaz carbonique et pressent lexistence de
  lOxygène.

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Les débuts de la chimie

• Labbé Mariotte (1620 1684) est l'un
  des pionniers de la physique expérimentale.
• Il trouva expérimentalement la loi liant le
  volume et la pression dun gaz.

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Les débuts de la chimie

• Robert Boyle (1627 - 1691) découvre (tout comme
  l'Abbé Mariotte) comment se comportent les gaz.
• Il rejette la théorie d'Aristote et propose une
  classification en corps simples, ou composés et
  en acides, sels ou alcalis.

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Les débuts de la chimie

• Cavendish (1731-1810) chimiste et physicien
  anglais, découvre le gaz hydrogène et la
  composition de leau (hydrogène oxygène).

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Les débuts de la chimie

• Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), chimiste
  suédois, est connu pour sa découverte d'un grand
  nombre d'éléments, de composés et de réactions
  chimiques.

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Les débuts de la chimie

• Joseph Priestley (1733-1804),
• pasteur anglais. Il identifie
• dix nouveaux gaz.
• Il doit ses réussites à son
• talent dexpérimentateur
• et à lutilisation de la cuve à mercure qui
  permet de recueillir les gaz solubles dans leau.
  

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Les débuts de la chimie

• Antoine Lavoisier (1743-1794) effectue lanalyse
  de lair, identifie loxygène et lazote et
  reconstitue lair à partir de ces deux éléments.
• En 1787, il élabore une nouvelle nomenclature
  chimique.

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Les débuts de la chimie

• En 1800, Alessandro Volta, physicien italien,
  invente la pile électrique.
• Grâce à cette pile, leau est décomposée en deux
  gaz lhydrogène et loxygène.

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Les débuts de la chimie

• Joseph Dalton, chimiste anglais, démontre en 1808
  que les gaz se combinent dans des proportions
  simples.
• Selon lui, ces résultats s'expliquent si l'on
  suppose que la matière est constituée
• des atomes indivisibles imaginés par les Grecs.
• Il propose une nouvelle notation des atomes.

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Les débuts de la chimie

• Gay-Lussac observa en 1809 qu'une
• réaction chimique entre des gaz se
• fait toujours dans un rapport simple
• de volume si la pression et la
• température sont identiques.
• Ainsi, 2 volumes d'hydrogène réagissent toujours
  avec 1 volume d'oxygène 3 volumes d'hydrogène
  avec 1 volume d'azote...
• Cette observation suggérait pour la première fois
  l'existence d'atomes et de molécules.

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Les débuts de la chimie

• En 1811, Amedeo Avogadro, physicien et chimiste
  italien, montre que le volume dun gaz est
  proportionnel au nombre de molécules
  présentes dans ce gaz.
• Il est un des premiers à faire la
  distinction entre atomes et molécules.

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Les débuts de la chimie

• Avec la distinction entre atomes et molécules, la
  chimie devient une science et part enfin sur une
  base solide.