Le Monde et Nous

Partir à la découverte du monde qui nous entoure, comprendre quelques phénomènes de la nature, observer, se tenir informés des découvertes scientiques ...

24 octobre 2007

Sacré Maillard !

Bonjour à tous,

Aujourd'hui je vais vous parler d'une réaction chimique très importante puisqu'elle permet d'expliquer une multitude de processus utilisés quotidiennement dans l'industrie agro-alimentaire, la cuisine, la médecine ...

Je mettrai principalement l'accent sur le domaine culinaire. La connaissance de cette réaction m'a été fournie par le livre "Les Secrets de la Casserole" de Hervé This dont je vous avais déjà parlé ici.

pain

La réaction de Maillard est très importante en cuisine, car c'est elle qui engendre les composés bruns, aromatiques et sapides de la cuisson. Son principe est le suivant :

- principe global : sous l'action de la chaleur, les acides aminés (dans les protéines donc) en présence de sucres (glucose, fructose, galactose), brunissent en donnant naissance à des molécules aromatiques (le goût !)

- un peu + dans la chimie : l'atome d’azote de la protéine va  se lier avec l’atome de carbone de la fonction carboxyle du sucre, cette liaison unit donc les deux molécules. Le produit formé (base de Schiff) est instable et se réorganise très vite, réagit encore pour former finalement un arôme !

- lors de la dernière étape de la réaction, la polymérisation donne des pigments bruns qui confèrent leur couleur dorée caractéristiques de certains aliments (café torréfié, bière, croute du pain...)

- la réaction de Maillard permet d'expliquer le bon goût de la croute du pain, le grillé du rôti, le goût des chips, le doré de la bière, brunissement de la périphérie du blanc lors de la cuisson d'un oeuf sur le plat...

Ainsi pour améliorer notre cuisine, il faut au maximum rechercher et favoriser cette réaction de Maillard en cherchant à associer sucres/protéines : pensons au Canard Laqué nous dit Hervé This.

La vitesse de la réaction de Maillard est fortement influencée par de nombreux facteurs tels que la nature des sucres et des acides aminés mis en jeu, certains étant plus réactif que d'autres. La réaction se trouve très ralentie quand la température s’abaisse. En règle générale, plus la température augmente, plus la vitesse de la réaction est importante.

tartnoix7

Source : http://www.chefsimon.com/gm16.htm

Exemples d'applications :

Cas du pain :

Nous comprenons dès lors aisément les phénomènes constatés au cours de la fabrication de pains spéciaux (pains aux sons, pains aux germes, pains au malt,…). La coloration supérieure à la normale qui survient à la cuisson s'explique par leur richesse en fibres et en sucres, qui favorisent conjointement les réactions de Maillard et de caramélisation.

Rôtis/grillades

Les acides aminés présents à la surface de la viande saisie dans la poêle ou sur le grill interagissent avec les sucres et créent le brunissement ainsi qu'un goût nouveau.

maillard

En résumé, la réaction de Maillard c'est :

Température + Acides Aminés + sucre ==> Goût (substances aromatiques) + couleur brune

Pour en savoir plus :

- http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9action_de_Maillard

- http://www.ens-lyon.fr/DSM/magistere/projets_biblio/2001/emessine/

- http://perretk.club.fr/oeuf/reaction_de_maillard.htm

- http://www.membres.lycos.fr/rasley/TPE/Maillard/Cekmai.htm

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12 octobre 2007

Les fibres textiles et le repassage !

Bonjour

Après quelques articles consacrés à l'eau et à la lessive, nous allons parler aujourd'hui de la sensibilité de certains textiles au froissement.

Il convient tout d'abord de distinguer les fibres naturelles (le coton), et les fibres syntéthiques constitués de polymères (longues molécules) synthétisés à partir du pétrole comme le polyester, polyamide, acrylique par exemple  : voir un ancien article ici.

Lors du lavage, l'eau s'insère au niveau des liaisons entre polymères et les écartent les uns des autres. Au moment du séchage, l'eau s'évapore et les liaisons se recréent de façon anarchique : c'est là qu'apparaissent les plis et que le fer est requis (dommage !).

Les fibres synthétiques sont généralement infroissables car elles sont généralement hydrophobes (repoussent l'eau).

Le comportement des fibres naturelles est à étudier au cas par cas : interviennent le type de liaison et le type de traitement subi lors de la fabrication du tissu. Ainsi le coton est composé de cellulose, chaînes linéaires qui se déforment lors du lavage et se replacent tout à fait aléatoirement pendant le séchage.
Au contraire, la laine se froisse peu car les polymères qui la constituent sont non linéaires et torsagés : ils se comportent comme des ressorts qui se déforment et reprennent ensuite leur place facilement.

polyester

On n'arrête plus le progrès !

Les recherches visent à améliorer le comportement des cotons...en jouant sur la solidité des liaisons entre polymères (renforcement à l'aide de résines) ou en cherchant à limiter l'absorption de l'eau.

D'autres types de recherches et de découvertes permettent de jouer sur l'assemblge des polymères : c'est la forme de la molécule et les différents éléments qui la composent qui donnent ses propriétés au matériau. Ont ainsi été créés :

- des chaussettes anti-odeurs :le tissu de ces chaussettes se compose de fibres aseptiques qui empêchent la prolifération bactérienne et neutralisent les odeurs !!

- des vêtements résistants au feu (le Kevlar)

- des vêtements qui sèchent en un clin d'oeil :des fibres qui drainent la transpiration vers l'extérieur

- des vêtements thermo-régulateurs...

- des textiles utilisés dans le milieu médical (ligaments artificiels ...)

- des textiles du futur à base de crabe ou d'algue (le crabion (du crabe) aurait des vertus cicatrisantes et l’algue brune susceptible de diffuser de la vitamine E, du magnésium et du calcium) pourquoi pas ??

Essentiellement utilisés pour leurs performances techniques et leurs propriétés fonctionnelles (durabilité, résistance aux agressions chimiques, perméabilité ou imperméabilité, qualités thermiques.etc...) les nouveaux textiles représenteront 80% des textiles à l’horizon 2020

Près de quatre cents sociétés françaises sont spécialisées dans ce domaine de la recherche du textile innovant. Voici un domaine dans lequel la recherche doit être passionnante !

Textilemedical

Tissu médical

En savoir plus :

La Recherche - Avril 2006 (N° 396) p 79

http://www.rfi.fr/sciencefr/articles/090/article_53054.asp

http://www.arts-et-metiers.net/musee.php?P=225&id=222&cycle=&lang=fra&flash=f

http://www.ensad.fr/journal/journal19/materiaux.htm

Posté par pascale72 à 00:00 - Industrie et Techniques - Commentaires [1] - Permalien [#]

27 septembre 2007

Des fabricants de nuages

Bonjour à tous,

J'inaugure aujourd'hui ma rubrique "Industrie et Techniques" pour vous parler d'une technique de réfrigération de l'eau et mettre un peu de lumière au sujet des réfrigérants atmosphériques : cet article m'a été suggéré à la suite d'un reportage télévisé puis d'articles sur Internet qui induisent en erreur le lecteur ou spectateur non averti.

Qu'est ce qu'un réfrigérant atmosphérique ou aéroréfrigérant ?

C'est une construction en béton en forme d'hyperboloïde qu'on peut souvent admirer, découvrir   aux abords des centrales thermiques ou nucléaires.

Qu'est ce donc qu'un hyperboloïde ? En maths, c'est une surface de révolution décrite par la rotation d'une hyperbole autour de son axe...cela ne vous avance peut-être pas !

Dans votre cuisine, surtout dans les années 70, c'était ceci

diabolo

Vous avez donc sûrement en tête cette construction bizarre, non ?

refrig

A quoi sert-il ?

Tout d'abord, il ne s'agit pas (comme on pourrait le penser à la lecture de certains papiers) d'une cheminée d'usine crachant moultes polluants atmosphériques...

mais d'un gigantesque échangeur de chaleur (100 m de haut) qui permet de refroidir une eau trop chaude. Ce type d'installation est souvent utilisé par les centrales thermiques sauf en bordure de mer ou de rivière (ces points d'eau remplacent alors le réfrigérant).

Une conduite permet d'acheminer l'eau chaude à l'intérieur du réfrigérant tandis que l'air s'engouffre par le bas et passe sous la coque. L'eau passe alors dans des dispositifs de distribution qui permettent d'éclater le débit en de nombreuses gouttelettes avant de passer sur le corps d"échange (air montant/eau descendant)  et de retomber dans la piscine ou bassin d'eau.

La forme particulière de cet échangeur permet de créer un tirage où l'air réchauffé au contact de l'eau chaude, monte (car plus léger que l'air froid) à l'intérieur de la coque du réfrigérant. En montant, il permet de créer une depréssion favorable à l' évaporation d'une partie de l'eau à refroidir...

aeroprincipe

Le fait d'évaporer une partie de l'eau, la refroidit (tout comme lorsqu'on souffle sur nos mains mouillées...ca fait froid !). La convection de l'air permet également de refroidir.

La vapeur d'eau formée (qui va saturer l'air qui l'emporte) s'échappe ainsi hors du réfrigérant et lorsque le temps est humide ou lorsque l'air extérieur est saturé (voir l'article précédent sur les nuages), la vapeur se recondense en un panache qui n'est autre qu'un nuage...

Alors, lorsque vous verrez un réfrigérant avec un beau nuage au-dessus, n'incriminez pas l'industriel et n'ayez pas peur de la pollution, il ne s'agit que d'eau...

A bientôt.

Complément du 8/01/08 suite à la question relative aux débits mis en jeu

Ppour avoir un ordre de grandeur voici quelques chiffres :
Pour une centrale de puissance 250 MW
un réfrigérant de taille 100m en hauteur, 70 m diamètre de base
Lorsque l'unité fonctionne à pleine charge : le débit d'eau de circulation (à refroidir donc) est de 30 000 m3/h, l'évaporation est de l'ordre de 350 m3/h.
Il faut donc compenser par un appoint.

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12 septembre 2007

où il est question de nuages et d'avions...

Bonjour à tous,

Aujourd'hui, je vais vous parler des nuages... de quoi sont-ils constitués ? comment se forment-ils ?

Lumière sur les nuages :

nuagec

Les nuages sont des collections de petites gouttelettes d'eau et/ou de cristaux de glace dans l'atmosphère en concentrations assez grandes pour être visibles Il ne s'agit donc pas comme on le croit souvent de vapeur d'eau...

Alors pourquoi se forment-ils ? Pour répondre à cette question, il faut regarder d'un peu plus près les intéractions entre l'air et la vapeur d'eau présente dans l'air.

L'air est constitué d'un certains nombre de composés gazeux dont le d'oxygène (heureusement pour nous), de l'azote en grande partie et d'autres composants comme l'eau sous forme de vapeur d'eau. La quantité relative d'eau sous forme vapeur contenue dans l'air ambiant définit l'humidité ou encore l'hygrométrie.

Plus l'air est froid, moins il peut stocker de vapeur d'eau. A l'opposé, plus l'air est chaud, plus il peut stocker de molécules d'eau à l'état vapeur. Souvenez-vous ici, je vous racontais que la température était une mesure de l'état d'agitation d'un système. Ainsi, à haute température, les molécules d'air s'agitent dans tous les sens et s'écartent les unes des autres (d'où la dilatation des gaz quand on les chauffe) : il y a plus de place pour y loger les molécules d'eau de façon individuelle.

Quelques valeurs :

-A 0°C, l'air peut contenir jusqu’à 4,8 g de vapeur d’eau par m3

- A 10°C, l’air peut contenir  jusqu’à 9,4 g de vapeur d’eau par m3

- A 20 °C, l’air peut contenir jusqu’à 17,2 g de vapeur d’eau par m3 d’air

Les valeurs données sont un maximum, on dit qu'on a alors un air "Saturé". En dessous du maximum, on définit alors une humidité relative. 50 % d'humidité relative signifie que l'air contient la moitié de l'eau sous forme vapeur que ce qu'il pourrait contenir.

NB : L'humidité relative est un pourcentage tandis que l'humidité absolue est la quantité de vapeur / kg d'air sec.

Autre notion importante à retenir : la vapeur d'eau est un gaz INVISIBLE !! donc dès qu'on voit un filet, un nuage, un tourbillon, une trace dans le ciel ou dans l'air, ce n'est donc pas de la vapeur mais de la condensation sous forme de minuscules gouttelettes d'eau.

Lorsqu'on monte en altitude, la température décroit, ainsi que la pression (qui est le poids de la colonne d'air au-dessus), la quantité d'eau que l'air peut contenir diminue et à partir d'une certaine température ou altitude, la vapeur d'eau se condense : les molécules se regroupent pour passer à l'état liquide, sous forme de petites goutelettes ou sous forme de cristaux de glace (ce point dépend de la température rencontrée et de la présence de "points d'accroche pour les cristaux", qu'on appelle "noyeu de condensation", ce sont des micro poussières ou aérosols...).

Et quand pleut-il ?

Les gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace doivent être grossis considérablement afin d'atteindre des tailles assez grandes pour tomber sous forme de pluie ou de neige.

1 million de gouttelettes d'eau dans un nuage =  formation d'une goutte de pluie.

Et le brouillard alors ??

brouillard

C'est purement et simplement un gros nuage qui est au ras du sol. La nuit, le sol ou les objets se refroidissent généralement plus vite que l'air chargé d'une certaine quantité de vapeur d'eau, il y a donc une inversion de température. L'air près du sol devient alors vite saturé en humidité et tout l'excédent se condense : d'où l'apparition du brouillard. LE brouillard apparaît aussi au-dessus des cours d'eau, des lacs qui par évaporation saturent l'air puis dépassent la saturation.

Si le sol et les objets présents sont à une température inférieure à 0°C, les minuscules gouttelettes d'eau qui vont s'y déposer, vont former du givre : on parle alors de brouillard givrant.

Le brouillard se dissipe lorsque le réchauffement (soleil, activité humaine) permet l'évaporation des gouttelettes d'eau.

Enfin un petit mot sur les traînées des avions

trainee

Source : Hommage aux "fous volants" : du F-16 à la navette spatiale. Document T.Lombry.

Il s'agit exactement du même phénomène : les gaz d'échappement de l'avion produisent de la vapeur d'eau. Les traînées d'échappement résultent de la saturation en vapeur d'eau des couches atmosphériques traversées par l'avion; cette saturation donnant lieu à la condensation et à la solidification ensuite d'une quantité suffisamment importante de vapeur d'eau.

Merci de votre intérêt et à bientôt.

Pour en savoir plus

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29 août 2007

Les secrets de la Casserole

Bonjour tout le monde,

Aujourd'hui, je vais vous parler d'un ouvrage que j'ai acquis depuis quelques années déjà et qui  m'accompagne souvent à mon chevet tant il est passionnant ! Il permet de comprendre certains dessous de la cuisine (pas tous, comme le précise l'auteur) et présente des explications physico-chimiques de ce qui se passent dans nos fours et nos casseroles...

Cet ouvrage s'appelle "Les secrets de la Casserole" d'Hervé This (physico-chimiste à l'INRA), il est très abordable (de nombreux schémas), l'auteur rend les choses très compréhensibles et n'hésite pas à montrer les limites de la science "BEn là s'arrête notre compréhension !".

livrethis

Il répond à des questions comme : pourquoi la viande grillée brunit-elle ? Quelle est la structure d'une mayonnaise ? Pourquoi le jus de citron fait-il prendre les confitures ? Pourquoi et comment la soupe refroidit-elle lorsqu'on souffle dessus ? et j'en passe...

Je vous propose aujourd'hui, un petit extrait pour vous donner l'eau à la bouche. D'autres articles seront liés à cet ouvrage que je conseille à tous les amoureux de la casserole.

L'un des premiers thèmes abordés dans le livre, avant même de parler des casseroles, est de voir ce qui se passe lorsqu'on mange en abordant la question du goût.

Tout d'abord il balaie les idées reçues qui tentent à classer les goûts en sucré, salé, acide, amer...car c'est une vision beaucoup trop réductrice (la réglisse (ex du livre) n'est ni sucrée, ni salée, ni amère, ni acide) : elle permet néanmoins de simplifier les choses et est tout de meme retenue pour cela. Je ne détaillerai pas ce point. Mais il est intéressant de revenir sur la question essentielle :

qu'est-ce qui fait qu'un aliment à du goût ?

Ce sont les papilles (cellules sensibles de notre bouche) qui permettent la détection des molécules "sapides". Ces papilles sont réparties partout dans la bouche (la langue, le palais, épiglotte, pharynx). Miam miam!

langue

NB : d'après des études physiologiques récentes, le schéma donné ici n'est qu'une vision approximative car les récepteurs des différentes saveurs sont présents partout dans la bouche mais en proportion variable. Ils sont juste plus concentrés dans les régions indiquées sur le schéma.

Le goût et l'odorat sont deux sens étroitement liés car la définition donnée d'une molécule sapide est la suivante : une molécule n'est sapide que si elle est volatile et soluble dans l'eau. Pourquoi ?

- Volatile, elle se dégage de l'aliment qui la contient et vient stimuler note odorat (Selon le neuro-physiologiste Patrick Mac Leod, le goût c’est « 95% d’olfaction et 5% de gustation »),

- Soluble dans l'eau : la molécule se dissout dans notre salive et migre vers les papilles où elle se lie au récepteur présent au niveau des papilles. La liaison est très spécifique (à chaque clé sa serrure) ce qui fait qu'elle se lie à un récepteur bien précis, stimule le neurone qui va transmettre l'info au cerveau pour reconnaître le goût.

Vous comprenez mieux, suite à un précédent article sur la solubilité dans l'eau (clic clic), pourquoi certains aliments n'ont aucun goût : ils ne sont pas solubles dans l'eau donc dans la salive ce sonr bien sûr pas mal de corps gras (les huiles par exemple...)

De la même façon, il est facile de comprendre pourquoi c'est le gras des aliments (des viandes en particulier) qui donnent du goût ! LEs chairs sont un milieu aqueux : l'eau dissout difficilement les substances aromatiques (grosses molécules organiques n'ayant rien en commun avec la petite molécule d'eau). Par contre les graisses solubilisent bien ces moélcules aromatiques, celles qui donnent du goût.

Pourquoi les precevons-nous, alors que la salive est un milieu aqueux ? PArce que la cuisson, qui permet d'atteindre des hautes températures, favorise des réactions chimiques qui donnent naissance à des produits aromatiques qui eux sont solubles dans l'eau...

Nous reviendrons sur ce sujet passionnant, en particulier les différences entre les modes de cuisson et l'impact sur le goût des aliments.

cuisine

Bon appétit et à une prochaine fois.

POur en savoir plus

http://afdet.online.fr/formation/france/memoires_paris/Memoire_Sallot_Melina.doc

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02 août 2007

Les savons jouent double jeu

Bonjour à toutes et tous,

Comme promis, je vais vous parler aujourd'hui de l'action des savons et des lessives.

savonphoto

Comme nous l'avons vu dans un post précédent, l'eau est un bon solvant de toutes les molécules qui,  comme elle sont polaires (charges délocalisées).

Qu'en est-il des tâches de gras déposées sur les vêtements ? ou des cheveux qu'on doit laver ?

Tout d'abord, quelle est la nature des lipides et matières grasses ?

Rappelez vous dans un précédent article (clic clic), je vous parlais des acides (substances qui possèdent un H labile) et également des acides carboxyliques (molécules caractérisées par la fonction acide carboxylique R-CO-O-H : le R remplaçant un autre atome ou groupement ou une chaîne).

Je viens juste rajouter ici un petit complément, on appelle acide gras, un acide carboxylique où le R correspond à une longue longue chaîne de carbones- de 4 à 28 atomes de carbones, 16 à 18 sont les plus courants)

Exemple : l'acide palmitique

acidegras

Source et autres exemples : clic clic

Un acide gras saturé est un acide gras ayant des atomes de carbone totalement saturés en hydrogène.

Les graisses et les lipides sont quant à eux, des esters d'acide gras. La différence avec les acides, et qu'au lieu d'avoir un petit H à la fin (dans COOH), on a un autre groupement ou un autre atome.

Un ester a donc comme écriture globale, R-COO R* et dans un ester d'acide gras,  le R est la longue chaîne carbonée vue précédemment.

Les triglycérides ou graisses neutres représentent à 90% la plus grande partie des lipides. Leur formule est la suivante (3 chaînes d'acide gras - 3 fonctions esters repérables par le O_CO)

CH2-O-CO-R1
|
CH-O-CO-R2
|
CH2-O-CO-R3
R1, R2 et R3 sont des acides gras décrits précédemment.

La plupart des corps gras naturels sont constitués d'un mélange complexe de triglycérides ; à cause de cela, ils fondent progressivement sur une large plage de température...

Bref, on imagine bien que ces longues molécules où les chaînes carbonées sont très peu polaires vont avoir beaucoup de mal à se dissoudre dans l'eau puisque pas de liaison hydrogène possible (d'ailleurs l'huile et l'eau ne sont pas miscibles).

Alors que faire ?? Il faut trouver un agent de liaison pour permettre la rencontre entre eau et gras et l'accrochage...

quelle est la nature des savons ?

Pour s'accrocher aux graisses, il faut être de nature voisine : avec une longue chaîne carbonée. Pour se lier à l'eau, le savons doivent en plus posséder une partie polaire afin de pouvoir créer une liaison hydrogène.

Les savons sont des sels d'acide gras.

La partie acide gras sera comme décrite précédemment, la partie "lipophyle" (qui aime les graisses) ou encore "hydrophobe" (qui fuit l'eau)

La partie avec la fonction "sel d'acide..." notée COO- (charge négative)est polaire (partie hydrophyle), pourra créer des liaisons hydrogènes avec les molécules d'eau.

Que se passe-t-il dans l'eau lorsqu'on lave ?

Qui se ressemblent s'assemblent... La partie "chaîne d'acide gras" du savon, ou encore partie lipophile interagit avec les tâches de gras qui n'aiment pas l'eau et la tête hydrophile crée la liaison hydrogène avec l'eau.

Le savon joue double jeu ! Le savon fait adhérer l'eau sur les tâches de gras.

savonmicelle

savon

Source : clic clic

Lors du rinçage, le trio eau/savon/gras est évacué...d'où l'importance d'un bon rinçage ...

Infos complémentaires

Le savon le plus commun sur le marché est le "stéarate de sodium" de formule C17H37OONa. Le suffixe "ate" dans le nom indique qu'il s'agit d'un ester. La partie C17H37 est la partie "acide gras", lipophyle. En contact avec l'eau, la molécule de savon se scinde pour donner C17H37OO(-) avec le groupement COO(-) de charge négative qui va s'associer au molécule d'eau.

Le savon est aussi appelé "tensio-actif" car il modifie la tension superficielle de l'eau (c'est à dire sa capacité à "mouiller").
La mousse est obtenue par frottement car lors du brassage des petites bulles d'air se trouvent emprisonnées.

Et les lessives alors ?

LEs lessives contiennent donc bien sûr du savon, le détergeant mais aussi d'autres compsants qui ont pour rôle :

- d'améliorer la dispersion du savon quelle que soit la qualité de l'eau : c'est le rôle des phosphates qui piègent le calcium (eau trop calcaire) pour éviter qu'ils ne bloquent les molécules de savon.

- améliorer l'action du savon pour certains types de tâches : c'est le rôle des enzymes qui décomposent chimiquement la tâche,

- des agents anti-déposition

- des assouplissants,

- du parfum !

Bonne lecture et à une prochaine fois.

lessive

Source : clic clic

Pour en savoir plus:

http://www.cyberprofs.com/Chimie-de-synthese.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_gras

http://www.chemieproduct.com/histoire_savon.htm

http://raffa.over-blog.com/article-499280.html

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23 juillet 2007

Qui se ressemblent, s'assemblent !

Bonjour tout le monde,

Je continue aujourd'hui sur ma lancée du monde de l'eau en vous parlant de son très grand pouvoir de dissolution...

cascade

Cascade de Jonathan's Run (source)

Tout d'abord, quelques définitions.

La solubilité dans l'eau, est la capacité que possède une substance (qu'on appelle soluté) de se dissoudre (ne pas dire " fondre") dans le solvant (ici l'eau). Une fois la substance dissoute, on ne la voit plus...

Dans la plupart des liquides, il existe une quantité limitée de soluté pouvant être dissout. Quand on atteint cette quantité, on dit qu'on atteint la "saturation"...Au delà de la saturation, le soluté ne se dissout plus, la solution est sur-saturée.

L'eau a un pouvoir de dissolution très grand pour de nombreux solutés.

La solubilité du sucre par exemple est de 2 kg/l à 20 °C, et de 4 kg/l à 80 °C.

A 20 °C, on peut donc dissoudre 2 kg dans 1 l d'eau. Le moindre grain de sucre supplémentaire restera visible en phase solide.

eautransp

La transparence de l'eau qui pourtant contient énormément de minéraux dissous. (Source)

Le sucre n'est qu'un exemple mais l'eau permet de dissoudre énormément de composés : des substances ioniques (sel de cuisine par exemple), des substances moléculaires (sucre, les alcools...), des gaz (ammoniac, l'oxygène, CO2)...

Quelques explications :

Pourquoi est-ce si facile pour l'eau ? Et bien, rappelez vous dans un précédent article (clic clic), j'évoquais la "petite" molécule d'eau et sa "polarité" (délocalisation des charges + d'un côté et charge - de l'autre). Ce qui veut dire que chaque molécule d'eau se comporte comme un petit aimant !

Qui se ressemblent, s'assemblent...toutes les substances qui comme l'eau, sont polaires  vont bien s'entendre avec les molécules d'eau... Les côtés négatifs de l'eau attirent les régions positivement chargées du soluté, et vice versa pour les charges positives. L'ammoniac (NH3, gaz) par exemple est très polaire, il y a donc apparition de liaisons hydrogène qui permettent de fixer une grande quantité de NH3 aux molécules d'eau.

De la même façon, tous les sels (composés ioniques donc chargés) sont très solubles dans l'eau qui comme un aimant attire les charges. Lorsqu'un grain de sel pénètre dans l’eau, il est entouré de nombreuses molécules d'eau. La relative petite taille de ces molécules d’eau fait que plusieurs d'entre elles entourent la molécule de soluté. Il semble disparaître...

Lorsqu'on dépasse la saturation, il n'y a plus assez de molécules d'eau pour entourer le soluté...on a atteint la limite de solubilité. Les molécules de soluté sont proches les unes des autres, et sont en assez grand nombre pour être visibles.

Pourquoi une grande solubilité vis à vis des sucres et des alcools ? car même s'il s'agit de molécules de plus grande taille (comparé à l'oxygène, NH3 ou le sel), ce sont des molécules polaires donc avec des charges localisées.

Que contiennent les eaux de source ? des substances dissoutes essentiellement sous forme ionique. Celles-ci proviennent de la dissolution des minéraux des roches (calcaires,  gypse ...) Les roches silicatées n'apportent guère que du sodium, du potassium et des éléments rares (traces).

Une autre source parfois non négligeable est la pollution agricole (nitrate et phosphate) et industrielle (sulfate).

Influence de la température ?

Généralement, lorsqu'on augmente la température, la solubilité d'un soluté augmente (revoir l'exemple du sucre). Rappelez vous, la température est liée à l'agitation des molécules. Lorsqu'il fait plus chaud, l'agitation augmente et il y a plus de chance de favoriser les rencontres soluté/solvant !

Il y a des exceptions bien sûr ! le calcaire par exemple, qui se dépose (donc diminution de la solubilité dans l'eau) beaucoup plus dans les conduites d'eau chaudes. On expliquera pourquoi un jour...

Les substances qui ne sont pas solubles dans l'eau...

Ce sont donc des substances de nature différente de l'eau ayant donc peu d'affinité avec elle : ce sont les molécules apolaires (pas de charge localisée) qui ne sont pas attirées par l'aimant.

Toutes les molécules grasses sont des molécules apolaires : on comprend ainsi pourquoi il est difficile de les déloger d'un vêtement par exemple. Dans ces cas là, il faut faire appel à une substance intermédiaire qui se lie à la fois à l'eau et à la graisse, ce sont les lessives et les savons...

savonbulle

A une prochaine fois pour la suite....

Pour en savoir plus :

http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=5754

http://users.skynet.be/meeki/Chimie/Chimie.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Solubilit%C3%A9

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09 juillet 2007

Halte aux idées reçues !

Bonjour tout le monde,

Je suis tombée récemment sur un excellent article dans le magazine "La Recherche" expliquant le mode de transmission de ce que nous connaissons tous "Le Rhume"

atchoum

Selon la définition de l'encyclopédie "Wikipédia", le terme "Rhume" désigne une maladie infectieuse des voies respiratoires, qui se manifeste par une rhinite (écoulement nasal, éternuements). Jusque là rien de bien neuf.

Cependant, ni "le coup de froid", ni les chutes de température ne déclenchent le rhume. Dans 80 % des cas, il s'agit d'une attaque virale ! L'individu touché a donc été en contact avec le virus d'une façon ou d'une autre.

Pourquoi se manifeste-t-il par temps froid alors ?

- En automne ou hiver,  le taux d'humidité de l'air est élevé ce qui favorise la survie du virus à l'air libre (vivent les hivers froids mais secs !)

- En hiver, le corps est moins "actif" pour se défendre. Il lutte contre le froid, la fatigue est souvent plus présente, nos défenses immunitaires sont souvent moins accrues.

La transmission du virus se fait par voie aérienne (éternuement ou toux) ou lors d'un contact (des études ont montré que les rhinovirus sont présents sur les mains de 40 à 90 % des personnes atteintes) et sur les objets touchés (poignées de porte). Sachons aussi que ces virus peuvent survivre des heures sur des supports inertes???

LEs antibiotiques n'ont aucun effet (sauf en cas de surinfection bactérienne) : le rhume se guérit seul en 7 jours...

Une petite photo ?

virus

Petite expérience perso : je ne protège pas spécialement mes enfants du froid, ils sont généralement peu couverts (même en hiver, en tous cas pas plus que moi) et n'ont pas plus de rhume que les autres, voire moins. Par contre, gardés en crèche, ils y ont subi des contaminations importantes par ce virus bénin cela contribue fortment ) renforcer les défenses immunitaires.
Nos chers bambins sont responsables 7 fois sur 10 de la transmission vers les adultes.

D'où l'importance de leur apprendre très vite à "mettre la main devant le nez/ la bouche" et à se laver les mains régulièrement (savon antiseptique !)...n'oublions pas de nettoyer régulièrement les poignées de porte !

Je vous remercie de votre intérêt ! Je continuerai prochainement les articles sur l'eau, la lessive, le repassage ...

A très bientôt.

Posté par pascale72 à 00:00 - Santé - Commentaires [7] - Permalien [#]

02 juillet 2007

L'eau : parlons cocotte et iceberg !

Bonjour

Je voulais consacrer un article à la lessive...les pourquoi du comment ? Mais la lessive sans eau, n'a aucune action (nous verrons pourquoi d'ailleurs)...alors commençons par la première étape, par une petite mise en lumière sur l'eau.

goutteeaub

L'eau est un composé chimique simple, si présente autour de nous (70% de la surface de la terre) , si utile à la vie, qu'on en oublie toutes ses particularités...c'est un sujet passionnant et ses caractéristiques permettent de comprendre bien des phénomènes de notre vie quotidienne.

Présentation générale

L'eau est un molécule constituée de deux atomes d'hydrogène  et d'un atome d'oxygène , ce qui s'écrit H2O... c'est donc assez simple (jusque là ! mais nous verrons que cela lui confère certaines propriétés particulières).

Maintenant regardons d'un peu plus près, ses propriétés macroscopiques !

A quelle température l'eau bout-elle ? A 100 °C, répondons nous en coeur ! et bien, tout dépend.

L'eau d'une casserole bout effectivement à 100 °C lorsque la pression qui s'exerce sur elle est bien la pression atmosphérique de 101 325 Pa ou 1013 mbar.

Mais dans une cocotte minute par exemple, la pression est plus élevée, l'eau y bout au-delà de 100 °C (120 à 130 °C selon la cocotte)...L'eau dans une casserole en montagne où la pression est inférieure à la pression atmosphérique au niveau de la mer, bout dès 90°C vers 3000 m (pas suffisant pour cuire les oeufs durs).

J'ouvre ici une petit parenthèse pour vous donner une vision (c'est celle que j'ai adoptée) des choses de ce que sont les grandeurs comme pression, température et chaleur.

Pression - Température - Chaleur

La pression est la poids de ce qui s'exerce au dessus d'une surface. La pression atmosphérique est la poids de la colonne d'air au-dessus de nos têtes.

Dans les fonds marins, la pression est énorme car il faut en plus du poids de l'air, supporter le poids de l'eau.

La température est une mesure du degré d'agitation des différents constituants élémentaires d'un corps. Plus ce corps est chaud, plus l'agitation et la vitesse à laquelle les molécules se meuvent est élevée. On appelle cela l'énergie cinétique (énergie liée à la vitesse). La température est une mesure du mouvement moyen à l'échelle moléculaire.

chaleur

Et la chaleur alors ? La chaleur est la quantité d'énergie (énergie cinétique mais aussi énergie liée à la rotation, vibration) d'un système transferée selon trois principes : conduction, convection, rayonnement (nous reveroons en détail et à l'aide d'expemple ces trois modes de transfert de la chaleur).

Ainsi, on comprend aisément que lorsqu'on chauffe un corps, on lui apporte de l'énergie. Au niveau moléculaire, cela se peut se traduire par :

- une agitation plus importante : d'où l'augmentation de la température (casserole d'eau qui chauffe par exemple)

- un changement d'état : les particules acquièrent plus d'énergie, bougent plus rapidement (c'est l'augmentation de température dans une première étape) et subissent nécessairement plus de collisions. Il en resulte qu'elles ont tendance à occuper plus d'espace, certaines ont assez d'énergie pour quitter la surface du liquide et passer à l'état gazeux (c'est l'eau qui bout dans la casserole). Notons que pendant toute l'étape de changement d'état, toute la chaleur fournie est uniquement utilisée pour briser les liaisons qui retiennent les molécules les unes aux autres et permettre à ces molécules de s'échapper en phase vapeur : il n'y a donc plus d'augmentation de la température pendant le changement d'état.

ebullition

Avec ces visualisations de pression, température et chaleur, il est facile de comprendre ce qui se passe au sein d'une cocotte minute. L'eau de la cocotte chauffe jusqu'à atteindre 100 °C (au départ on est bien sous pression atmosphérique), c'est-à-dire que les molécules se sont agitées de plus en plus jusqu"à obtenir suffisamment d'énergie pour quitter le liquide et pouvoir passer en phase vapeur...de plus en plus de monde quitte l'état liquide et passe en phase vapeur pour occuper un volume plus grand...oui mais le couvercle est hermétiquement fermé : le volume qu’occupe la vapeur étant beaucoup plus grand que celui occupé par une même quantité de liquide (rapport d’environ 1000), la vapeur formée « manque d’espace » : la pression augmente.

Comme la pression augmente, les molécules d'eau restant dans le liquide ont plus de difficulté à s'échapper : c'est lourd au-dessus de leur tête, il faut davantage s'agiter : la température augmente donc au-delà de 100 °C.

La cuisson des aliments s'en trouve accélérée lorsque la température est proche de 120 °C.

Revenons aux particularités de l'eau

Comme précisé en début d'article, la molécule d'eau est assez petite et assez simple. Mais regardons le cas de l'ammoniac (NH3) et du méthane (CH4) qui sont des molécules de masse voisine de celle de l'eau, et qui ont un point d'ébullition de -33 et -161 °C. Si l'eau se comportait normalement, elle devrait être gazeuse comme les autres corps à la pression atmosphérique...ce qui fort heureusement pour nous, n'est pas le cas.

Le pourquoi de cette originalité vient du fait que les molécules d'eau sont liées entre elles par des intéractions très importantes, qu'on appelle "liaisons hydrogène" ou "pont hydrogène". Comme le montre la figure ci-dessous qui schématise une molécule d'eau, celle-ci est polaire : il y a un côté chargé négativement et l'autre positivement. Cette différence de charge fait que les molécules s'attirent les unes les autres, et des liens se créent.

moleceau

ponthydrogene

A l'état liquide, les liaisons Hydrogène sont présentes mais l'agitation gêne un peu leur mise en place. Lorsqu'on refroidit l'eau, l'agitation des molécules ralentit de plus en plus ce qui permet aux liaisons hydrogène de bien s'établir : l'eau solide (la glace) a la structure d'un réseau cristallin où les liaisons H maintiennent une certaine distance entre les molécules : ce n'est donc pas la structure la plus compacte possible.

eauliq

Structure de l'eau liquide : Oxygène en rouge, Hydrogène en blanc et liaisons H en pointillés

eauglace

Une des structure cristalline possible de la glace : les liaisons H maintiennent de la distance entre les molécules

La conséquence de cet arrangement est que l'eau liquide est plus dense que la glace ou encore le volume de la glace est plus grand que celui du liquide (les pots qui gèlent éclatent !) (pour les autres corps où la liaison hydrogène n'existe pas, c'est le contraire).

C'est la raison pour laquelle la glace flotte sur l'eau (les icebergs !). Important aussi pour la survie des espèces aquatiques : la glace qui se forme à la surface d'un étang flotte ce qui permet de protéger les profondeurs du gel.

icebergb

Source : clic clic

On se quitte avec une petite photo d'un flocon de neige...la géométrie s'explique aussi par ces liaisons H (symétrie hexagonale qui apparait bien dans le schéma de la structure moléculaire ci-dessus), nous y reviendrons si cela vous intéresse !

cristal

Source : clic clic

Bonne lecture et à une prochaine fois !

Pour en savoir plus

http://www.educonline.net/spip/spip.php?article49

http://www.pourquois.com/physique_chimie.html

http://www.dossiersdunet.com/rubrique48.html

Posté par pascale72 à 00:00 - Nature - Commentaires [7] - Permalien [#]

22 juin 2007

Vinaigre, fourmis, citrons et aspirine

Bonjour à tous.

VInaigre, fourmis, citrons...ca vous dit quelque chose ? ouh la la, çà pique !!

acide

Mais de quoi allons-nous parler ? et bien du point commun entre toutes ces choses : la fonction acide.

A l'évocation du mot acide, on imagine de suite le goût piquant comme celui du vinaigre ou du jus de citron ou encore la notion d'attaque chimique, les adjectifs "corrosif' ou "réactif" nous viennent à l'esprit. Qu'en est-il exactement ?

Généralités : les acides

Un acide est, selon Bronsted (1923), une espèce qui libère un H+ en solution.

H+, c'est un ion hydrogène : un des plus petit atome à qui il manque son électron (charge négative), il est donc chargé positivement (H+ est également appelé "proton").

Quelques exemples : L'acide chlrorydrique (qui compose notre suc gastrique) s'écrit HCl qui, en solution, libère H+ et Cl-...

L'acide sulfurique s'écrit H2SO4 et libère en solution H+ et SO4(2-)

On représente souvent les acides par l'écriture AH qui permet de visualiser le H pouvant être libéré.

Comment quantifier l'acidité ?

Pour quantifier l'acidité d'un solution, on réalise des tests permettant de mesurer la quantité de H+ présents. Pour cela, on note le "pH" encore appelé "potentiel d'hydrogène" qui définit une échelle d'acidité entre 0 et 14. Une solution neutre, telle que l'eau pure a un pH de 7 car l'eau contient des ions H+.

Plus une solution est acide, plus son pH sera faible.

Pourquoi ? par la définition même du pH : [pH=-log Concentration en H+] , en gros, cela signifie que le pH permet de mesurer le nombre de zéros derrière la virgule...

pH=1 signifie une concentration en H+ de 0,1mol/l (lire moles par litre, la mole permet de compter les atomes par paquet de 600 000 milliards de milliards - c'est ce qu'on appelle le nombre d'Avogadro)

pH=7 signifie une concentration en H+ de 0,0000001mol/l donc beaucoup moins acide que la précédente.

Autre vue de l'esprit, lorsque le pH décroit d'une unité, l'acidité est multipliée par 10.

Le contraire d'acide est "basique" ou "alcalin" qui qualifie une entité susceptible d'accepter les ions H+. Parce qu'ils se complètent, les acides et les bases réagissent ensemble. Plus une solution est basique, plus son pH sera élevé.

Pour le goût piquant d'un aliment acide, il est reconnu grâce à des récepteurs particuliers de la langue sensibles aux ions H+.

Pour voir l'échelle des pH avec quelques exemples du quotidien : clic clic

Les acides en chimie organique

Les acides en chimie organique (chimie du carbone) sont appelés "acides carboxyliques" car ils se caractérisent par un groupe carboxyle (noté CO2H où apparaît bien le H labile, caractéristique des acides).

Je vous en parle ici car de nombreux acides constituant notre vie quotidienne sont des acides carboxyliques.

Exemples célèbres

Le plus simple des acides carboxylique est l'acide méthanoïque (HCO2H). Vous le connaissez , à votre détriment : il porte aussi le nom d'acide formique...tiens cela ressemble étrangement à "fourmis" ! Effectivement, l'acide formique est présent dans le dard et les piqûres de plusieurs insectes (abeilles et fourmis) mais aussi sur les poils des orties... Cet acide est utilisé dans l'industrie des textiles pour les teintures et traitement du cuir.

fourmi3

Un second acide célèbre est l'acide éthanoïque (CH3CO2H) ou acide acétique constituant du vinaigre (acetum en latin = vinaigre) ! C'est un antiseptique et un désinfectant. C'est un réactif très utilisé dans l'industrie (additif alimentaire), en photographie et dans la fabrication des plastiques. Dans le corps humain, l'acide acétique est produit lors de la consommation d'alcool (l'éthanol comme nous l'avons vu dans l'article précédent)

L'acide citrique est un tri acide (3 fonctions carboxyles) trouvé en grande quantité dans le citron. De formule assez compliquée (voir ici), il n'est pas toxique pour l'homme et l'environnement. Cet acide est aussi présent dans la raisin, qu'on ne retrouve pas forcément dans le vin (dégradé lors de la fermentation). Vous le connaissez aussi sous le nom de E330 (poudre à lever - exhausteur de goût ...)

D'autres acides célèbres : l'acide butanoïque ou butyrique (du latin butyrum : le beurre) de formule C3H7-CO2H

L'acide malique est trés répandu dans le règne végétal : pommes, poires, jus de raisin... qui explique le caractère un peu piquant de la pomme.

Un petit dernier : l'acide acéthyl salicylique qui n'est autre que l'aspirine. Salicylique vient du latin "saule" dont l'écorce a des propriétés curatives...pour en savoir plus

Les pluies acides

Les pluies dites "normales" ont un pH qui est de l'ordre de 5,8, c'est à dire légèrement acides...pourquoi ? A cause du CO2 (dioxyde de carbone) qui comme nous l'avons déjà signalé est présent dans l'atmosphère. CO2 réagit avec l'eau pour donner H2CO3, acide carbonique.

Les pluies sont dites "acides" lorsque sous l'effet des polluants atmpshériques émis par les industries et l'activité volcanique, en particulier SO2 (oxyde de soufre) et NOx (oxyde d'azote), il y a formation d'acide sulfurique (H2SO4) et d"acide nitrique '(HNO3) qui accentuent l'acidité naturelle de la pluie (pH en dessous de 5,8)

Les dégâts des pluies acides peuvent être considérables surtout pour certaines espèces végétales telles que cet épicéa

pluieacide

Source : ici

Heureusement, grâce aux efforts des industriels, les émissions de ces polluants sont plutôt en baisse, et on parle de moins en moins des pluies acides.

Merci de votre intérêt. A bientôt

Pour en savoir plus :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pluie_acide

Posté par pascale72 à 00:00 - Vie quotidienne - Commentaires [8] - Permalien [#]