Fiche de révision : Oxydoréduction et matériaux

📋 Plan du Cours

1. Entités chimiques, structure atomique et ions
2. Conservation de la matière et équations chimiques
3. Dissolution et précipitation
4. Bicarbonate de sodium et usages
5. Molécules organiques et combustion
6. Assainissement des eaux usées et qualité de l’eau
7. Solvants et concentrations
8. pH et réactions acido-basiques
9. Nettoyage et sécurité des produits
10. Les désinfectants et leur dilution
11. Réactions d’oxydo-réduction
12. Métaux, corrosion et protection
13. Désinfection et réactions rédox
14. Antioxydants et protection cellulaire
15. Électrochimie, macromolécules et polymères
16. Plastiques et usages quotidiens
17. Kevlar et fibres aramides
18. Fibres de carbone et composites

📅 Repères chronologiques

1. 1964Stephanie Kwolek, chargée par DuPont de Nemours de trouver un matériau remplaçant le cordon d’acier des pneus, crée accidentellement le Kevlar avec Herbert Blades.
2. 1971Le Kevlar est commercialisé.
3. 1er juillet 2016Les sacs plastiques à usage unique sont interdits en caisse en France.

📖 1. Entités chimiques, structure atomique et ions

🔑 Notions clés & Définitions

• Entité chimique : Atome, molécule, ion ou ensemble d’ions constituant la matière à l’échelle microscopique.
• Espèce chimique : Très grand nombre d’entités chimiques identiques considéré à l’échelle macroscopique.
• Composé ionique : Assemblage de cations et d’anions dont les charges se compensent exactement, ce qui le rend électriquement neutre.
• Molécule : Assemblage fini d’atomes liés par des forces d’attraction appelées liaisons covalentes.

★ À maîtriser

• Un atome contient un noyau constitué de protons et de neutrons, autour duquel évoluent des électrons formant un nuage électronique.

• Un atome est électriquement neutre et contient autant d’électrons que de protons.

• Le nombre de protons détermine l’élément chimique ; ainsi, les atomes de carbone 12 et 13 appartiennent au même élément parce qu’ils ont chacun 6 protons.

• Pour stabiliser ses couches électroniques périphériques, un atome peut perdre ou gagner un ou plusieurs électrons et devenir un ion.

📌 Un cation est un ion positif formé lorsqu’un atome perd des électrons, tandis qu’un anion est un ion négatif formé lorsqu’un atome gagne des électrons.

Compléments

• Un proton porte une charge positive, un électron une charge négative de valeur opposée et un neutron une charge nulle.

• Dans la notation symbolique d’un atome, X est le symbole de l’élément, A le nombre de nucléons (protons et neutrons) et Z le nombre de protons.

• Les éléments d’une même colonne du tableau périodique de Mendeleïv appartiennent à une même famille et ont tendance à présenter une réactivité chimique comparable.

• La charge d’un ion s’écrit en exposant après le symbole de l’élément, avec son signe.

• Un anion polyatomique contient plusieurs éléments différents, comme l’ion carbonate CO₃²⁻ ou l’ion chlorate ClO₃⁻.

• À l’état solide, un composé ionique forme un réseau cristallin périodique organisé dans les trois directions et ne se présente pas sous forme de molécules.

• Le chlorure de magnésium contient deux ions chlorure Cl⁻ pour un ion magnésium Mg²⁺, ce que traduit sa formule MgCl₂.

💡 Astuce mémo

Perdre des électrons donne un cation ; en gagner donne un anion.

📖 2. Conservation de la matière et équations chimiques

★ À maîtriser

📌 Selon la loi de Lavoisier, la somme des masses des réactifs est égale à la somme des masses des produits formés dans toute réaction chimique.

• L’interprétation moléculaire de la loi de Lavoisier est que le nombre d’atomes de chaque élément chimique est identique avant et après la réaction.

• Une équation bilan présente les réactifs à gauche et les produits à droite de la flèche, selon la forme Réactifs → Produits.

📌 Lorsqu’une réaction est totale, les réactifs disparaissent complètement et seuls les produits restent en fin de réaction.

Compléments

• Les réactions chimiques impliquent le nuage électronique, en particulier les électrons périphériques, et conduisent à des entités chimiques plus stables telles que des cations, des anions ou des molécules.

• Une équation bilan représente une transformation chimique en indiquant les proportions de recombinaison des éléments.

• Dans une équation de réaction, les réactifs sont écrits à gauche et les produits à droite de la flèche.

📐 Formule - La décomposition de l’eau de Javel s’écrit $2\,(\mathrm{Na^+ + ClO^-}) \rightarrow 2\,(\mathrm{Na^+ + Cl^-}) + \mathrm{O_2}$.

💡 Astuce mémo

La réorganisation des atomes → conservation de leur nombre et de la masse.

📖 3. Dissolution et précipitation

🔑 Notions clés & Définitions

• Dissolution : Le processus physico-chimique par lequel un soluté incorporé dans un solvant forme un mélange homogène appelé solution.
• Précipitation : Le phénomène par lequel des entités dissoutes s’associent, sous certaines conditions, pour apparaître à l’état solide.
• Solvant : Un liquide capable de dissoudre, diluer ou extraire des substances sans se modifier lui-même.
• Soluté : Dans une solution liquide, les espèces minoritaires dissoutes par le solvant.

📝 Points essentiels

• Lors de la dissolution du chlorure de sodium dans l’eau, les molécules d’eau séparent les ions sodium et chlorure du cristal ionique et les dispersent dans la solution aqueuse.

• Le tartre est généralement un dépôt calcaire solide formé de carbonate de calcium CaCO₃ et provenant de la précipitation de sels minéraux, notamment sous l’effet de la chaleur.

💡 Astuce mémo

Dissolution : mélange homogène ; précipitation : solide

📖 4. Bicarbonate de sodium et usages

★ À maîtriser

📌 Le bicarbonate de sodium, aussi appelé hydrogénocarbonate de sodium, est un sel composé de l’ion sodium Na⁺ et de l’ion hydrogénocarbonate HCO₃⁻.

• La levure chimique contient essentiellement : du bicarbonate de sodium, agent légèrement basique, un agent acide, comme l’acide tartrique ou le pyrophosphate de sodium, un agent stabilisant, comme l’amidon

📐 Formule - En pâtisserie, la réaction entre le bicarbonate de sodium et l’ion oxonium s’écrit $\mathrm{NaHCO_3(s) + H_3O^+(acide) \rightarrow Na^+(aq) + CO_2(g) + 2H_2O(l)}$.

Compléments

📐 Formule - La dissolution du bicarbonate de sodium s’écrit $\mathrm{NaHCO_3(s) \rightarrow Na^+(aq) + HCO_3^-(aq)}$.

• Le bicarbonate de sodium présente comme avantages sa sécurité, sa disponibilité, son faible coût et sa biodégradabilité, et il n’est toxique ni pour l’environnement ni pour la santé.

📌 Pour être efficace en pâtisserie, le bicarbonate de sodium doit être mélangé à une pâte liquide et humide, puis soumis à la chaleur.

💡 Astuce mémo

Bicarbonate + acide → CO₂ ; la pâte gonfle

📖 5. Molécules organiques et combustion

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne carbonée : Dans une molécule organique, la chaîne carbonée, ou squelette carboné, est constituée d’atomes de carbone reliés entre eux par des liaisons covalentes simples ou multiples.
• Saponification : L’hydrolyse de triglycérides ou de corps gras en milieu fortement basique pour synthétiser du savon.

★ À maîtriser

• Les composés organiques volatils (COV) sont des gaz organiques qui s’évaporent à température ambiante et qui sont présents dans presque toutes les habitations, notamment à cause des matériaux de construction, des meubles et des produits du quotidien.

📐 Formule - La combustion complète de la paraffine C₂₅H₅₂ s’écrit $\mathrm{C_{25}H_{52} + 38\,O_2 \rightarrow 25\,CO_2 + 26\,H_2O}$.

📌 Une combustion complète de la paraffine produit de l’eau et du dioxyde de carbone, tandis qu’une combustion incomplète produit aussi du noir de carbone ou suie et du monoxyde de carbone, gaz inodore et fortement dangereux.

Compléments

• La rupture des chaînes carbonées produit notamment :

  • du méthane
  • de l’éthane
  • du propane
  • du butane

• L’ajout d’autres types d’atomes à une chaîne carbonée forme des groupes fonctionnels qui confèrent des propriétés particulières aux molécules et permettent de distinguer des familles organiques.

• Les principales familles organiques présentées sont :

  • les alcools
  • les cétones
  • les aldéhydes
  • les esters
  • les acides carboxyliques
  • les étheroxydes

• Certains COV modifient la composition chimique de l’air et peuvent contribuer à des maux de tête, des irritations, des allergies, des troubles respiratoires ou des cancers.

📖 6. Assainissement des eaux usées et qualité de l’eau

★ À maîtriser

• L’assainissement collectif des eaux usées comporte d’abord un prétraitement, puis un traitement, avant le retour de l’eau dans le milieu naturel.

• Le prétraitement comprend le dégrillage et le tamisage, le dessablage et le dégraissage.

• Le traitement par boues activées, le plus utilisé, emploie les bactéries contenues dans les boues formées dans un bassin biologique aéré pour traiter les eaux usées.

📌 Une station d’épuration des eaux usées ne produit pas d’eau potable, car l’eau traitée peut encore contenir des agents polluants et des résidus microbiens.

• Les critères de qualité portent sur : les paramètres physico-chimiques, les paramètres organoleptiques, les paramètres microbiologiques, les paramètres liés aux substances indésirables, les paramètres liés aux substances toxiques

📌 La pureté de l’eau dépend de l’usage : le buveur recherche une eau débarrassée des germes mais conservant les sels minéraux, tandis que le chimiste cherche à éliminer les cations et les anions sans nécessairement se préoccuper des matières organiques.

Compléments

• L’augmentation de la population et le développement des activités industrielles, agricoles et domestiques accroissent les rejets polluants susceptibles de dégrader la qualité de l’eau et d’augmenter le risque de pénurie. - Le centre d’information sur l’eau

• La dépuration de l’eau captée dans le milieu naturel vise à éliminer les agents biologiques et chimiques susceptibles de présenter un risque pour la santé humaine afin de la rendre potable.

• Les catégories d’eau citées sont :

  • l’eau d’adduction ou du robinet
  • l’eau de source
  • l’eau minérale
  • l’eau déionisée ou déminéralisée
  • l’eau distillée ou pure

💡 Astuce mémo

Prétraiter, traiter, puis retourner au milieu naturel

📖 7. Solvants et concentrations

🔑 Notions clés & Définitions

• Solvant : Substance liquide à sa température d’utilisation qui dissout, dilue ou extrait d’autres substances, appelées solutés, sans les modifier chimiquement ni se modifier elle-même.
• Solution aqueuse : Mélange obtenu lorsqu’on utilise l’eau comme solvant pour dissoudre un soluté.
• Solubilité : Quantité maximale de soluté qui peut être dissoute dans un solvant et qui dépend du solvant utilisé.

★ À maîtriser

• L’eau, solvant polaire, peut dissoudre de nombreux composés ioniques et agit sur des solutés constitués de molécules polaires comme le saccharose ; les solvants apolaires agissent sur des solutés constitués de molécules apolaires.

📐 Formule - La concentration massique est donnée par $C_m = \frac{m}{V}$, où m est la masse de soluté dissoute et V le volume de la solution.

• Diluer une solution aqueuse consiste à ajouter de l’eau, ce qui diminue la concentration du soluté, augmente le volume et éclaircit la solution, tandis que la quantité de soluté reste constante entre la solution mère et la solution fille.

Compléments

📐 Formule - Le facteur de dilution vérifie $f = \frac{V_{\mathrm{fille}}}{V_{\mathrm{mère}}} = \frac{C_{\mathrm{mère}}}{C_{\mathrm{fille}}}$.

📖 8. pH et réactions acido-basiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Entité, molécule ou ion, capable de céder un ou plusieurs protons H⁺ ; l’ion oxonium H₃O⁺ en est un exemple.
• Base : Entité, molécule ou ion, capable de capter un ou plusieurs protons H⁺ ; l’ion hydroxyde HO⁻ en est un exemple.

★ À maîtriser

• La dissociation de l’eau forme les ions H⁺ et HO⁻ ; H⁺ s’associe ensuite à une molécule d’eau pour former H₃O⁺, selon $2\,\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{HO^-}$.

📌 Une solution est acide si [H₃O⁺] > [HO⁻] et si son pH est inférieur à 7, basique si [H₃O⁺] < [HO⁻] et si son pH est supérieur à 7, et neutre si les concentrations sont égales et si son pH vaut 7.

Compléments

• À 25 °C, l’agitation moléculaire produit environ 4 × 10⁻⁷ % d’ions dans l’eau.

• Le pH, ou potentiel d’hydrogène, est un repère de la nature acido-basique d’une solution et peut être évalué avec du papier-pH, un pH-mètre ou des indicateurs colorés.

• Lors d’une réaction acido-basique, un acide et une base échangent un ou plusieurs protons H⁺ et se neutralisent, formant un sel peu actif dans l’eau et une solution de pH proche de la neutralité.

💡 Astuce mémo

H₃O⁺ domine en milieu acide ; HO⁻ domine en milieu basique.

📖 9. Nettoyage et sécurité des produits

🔑 Notions clés & Définitions

• Savon : Détergent composé d’ions carboxylate R–COO⁻.
• Micelle : agrégat de tensioactifs.

★ À maîtriser

• L’efficacité du nettoyage dépend du choix du produit nettoyant associé à l’eau et à une méthode de nettoyage, et le protocole de l’étiquette respecte les quatre paramètres du cercle de Sinner.

• L’étendue des dommages dépend de :

  • du pouvoir de corrosion
  • de la concentration
  • de la température de la solution
  • de la durée du contact

📌 Un acide fait coaguler les protéines, tandis qu’une base dissout les cellules par saponification des acides gras des membranes cytoplasmiques et peut provoquer des nécroses de liquéfaction des tissus.

• À l’interface eau-air, les tensioactifs rompent la tension superficielle, augmentent le pouvoir mouillant de l’eau et permettent à la goutte de s’étaler sur le tissu.

📌 Un tensioactif possède une tête hydrophile soluble dans l’eau et une queue hydrophobe, donc lipophile, soluble dans les corps gras.

Compléments

• L’étiquette d’un produit chimique peut présenter des pictogrammes de danger et de sécurité, des paramètres relatifs à la concentration et à l’aspect, ainsi que des codes référençant les atteintes sur l’individu.

• L’ion oléate C₁₇H₃₃COO⁻, obtenu par saponification de l’oléine, corps gras de l’huile d’olive, possède les propriétés d’un tensioactif.

• Les tensioactifs ont les propriétés suivantes :
  • mouillantes
  • détergentes
  • moussantes

📖 10. Les désinfectants et leur dilution

★ À maîtriser

• Les désinfectants se distinguent selon les organismes qu’ils tuent :

  • Les bactéricides tuent les bactéries.
  • Les levuricides tuent les levures.
  • Les fongicides tuent les champignons, dont les levures et les moisissures.
  • Les sporicides tuent les spores bactériennes.

• Un désinfectant peut avoir trois actions :

  • Inhiber la croissance des germes.
  • Agir de façon létale sur les germes et les microbes.
  • Empêcher les germes de recoloniser la surface nettoyée par rémanence.

• Pour diluer un désinfectant, verser la solution concentrée dans l’eau afin que d’éventuelles projections soient majoritairement composées d’eau et inoffensives.

Compléments

• Une fourchette de dilution indiquée sur une étiquette permet d’adapter la concentration du produit au niveau de salissures ou au protocole de nettoyage de l’établissement.

• Un même désinfectant peut remplir différentes fonctions et nécessiter des taux de dilution différents.

📌 En cas de contact avec une solution désinfectante concentrée, il faut rincer abondamment à l’eau.

• La manipulation de solutions désinfectantes concentrées exige des gants, des lunettes de protection et une blouse en coton.

📖 11. Réactions d’oxydo-réduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction d’oxydo-réduction : échange d’électrons entre un oxydant et un réducteur.
• Oxydant : espèce capable de capter un ou plusieurs électrons et qui est alors réduite.
• Réducteur : espèce capable de céder un ou plusieurs électrons et qui est alors oxydée.
• Couple oxydant/réducteur : formé d’un oxydant et du réducteur correspondant dans une demi-équation électronique.

★ À maîtriser

• Pour établir l’équation bilan d’une réaction d’oxydo-réduction, écrire les deux demi-équations, ajuster leurs coefficients pour éliminer les électrons, puis additionner les demi-équations.

Compléments

📐 Formule - La demi-équation du couple Cu²⁺/Cu est $\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightleftharpoons Cu}$.

• Pour la réaction entre Ag⁺ et Cu, l’équation bilan est $\mathrm{Cu + 2Ag^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2Ag}$.

💡 Astuce mémo

Oxydation = perte d’électrons ; réduction = gain d’électrons.

📖 12. Métaux, corrosion et protection

🔑 Notions clés & Définitions

• Galvanisation : Recouvrement d’une pièce par une couche de zinc afin de la protéger contre la corrosion.

★ À maîtriser

• Dans un couple rédox métallique, l’oxydant est l’ion métallique Mn⁺ et le réducteur est le métal M du même élément.

• L’ajout de quelques gouttes d’hydroxyde de sodium à une solution aqueuse contenant des ions métalliques forme un précipité dont la couleur caractérise les ions présents.

📌 L’oxydation est l’attaque d’un matériau par un composé extérieur oxydant, tandis que la corrosion est la détérioration d’un métal résultant d’une réaction d’oxydation avec un oxydant extérieur.

• Dans l’acier inox, le chrome s’oxyde au contact du dioxygène de l’air et forme en surface une couche d’oxyde de chrome Cr₂O₃ qui protège l’acier.

• Dans l’acier inoxydable, le chrome réagit avec le dioxygène de l’air et forme une couche protectrice d’oxyde de chrome.

📌 Pour protéger un métal contre la corrosion, on peut utiliser un métal plus réactif aux milieux oxydants et plus réducteur, qui sera oxydé préférentiellement ; cette méthode est appelée anode sacrificielle.

Compléments

• La couleur du précipité identifie les ions métalliques :

  • Cu²⁺ : bleu
  • Zn²⁺ : blanc
  • Fe³⁺ : couleur rouille
  • Fe²⁺ : verdâtre

• Les métaux se caractérisent par : l’éclat, une bonne conductivité thermique, une bonne conductivité électrique, la capacité à être profilés à température ambiante de façon permanente, la capacité à être déformés à température ambiante de façon permanente

• La rouille résulte de l’oxydation spontanée du fer par le dioxygène de l’air ou par l’eau et entraîne la désagrégation de la structure métallique.

• La température influence les phénomènes d’oxydation.

• L’acier inox est un alliage de fer et de carbone qui contient du chrome.

• Lors de la galvanisation, le zinc s’oxyde préférentiellement et forme une couche protectrice d’oxyde résistante et adhérente ; cette protection relève de la passivation.

📌 Lorsque plusieurs couples rédox sont présents, le réducteur le plus fort d’un couple réagit avec l’oxydant le plus fort d’un autre couple.

• Les eaux chlorées peuvent favoriser la corrosion des métaux, car le chlore est très réactif avec eux.

• Les adoucisseurs remplacent les ions calcium et magnésium entartrants par des ions sodium ; cet échange n’ajoute pas d’ions chlorure à l’eau et ne la rend pas nécessairement très corrosive.

📖 13. Désinfection et réactions rédox

★ À maîtriser

• Dans une réaction rédox entre un antiseptique ou un désinfectant oxydant et des micro-organismes réducteurs, le principe actif est réduit et les micro-organismes sont oxydés.

📌 L’utilisation de désinfectants en solution concentrée peut provoquer de graves irritations cutanées, et le port de gants est obligatoire pour les utiliser sans danger.

📌 Pour limiter la corrosion de l’acier inoxydable, il faut respecter le protocole de dilution, la température d’application et le temps d’action avant rinçage, et éviter l’eau de Javel chaude ou concentrée.

📐 Formule - Au contact d’un acide, l’eau de Javel réagit selon $\mathrm{HClO + H^+ + Cl^- \rightarrow Cl_2 + H_2O}$ et dégage du dichlore, un gaz très toxique.

📌 L’eau de Javel ne doit jamais être mise en contact avec des acides, notamment ceux présents dans les produits détartrants ou dans l’urine, car ce contact dégage du dichlore toxique.

Compléments

• Les principes actifs présentés passent aux formes réduites suivantes : l’iode I₂ de la Bétadine devient I⁻, le peroxyde d’hydrogène H₂O₂ devient H₂O, l’ion permanganate MnO₄⁻ du Dakin devient Mn²⁺, l’ion hypochlorite ClO⁻ du Dakin et de l’eau de Javel devient Cl⁻

📌 L’acide chlorhydrique attaque la surface de l’acier, qu’il faut éviter de gratter avec une brosse métallique.

• Les produits désinfectants présentés peuvent être dangereux par inhalation ou ingestion, provoquer des irritations ou des brûlures de la peau et des yeux, et certains pictogrammes signalent aussi un danger pour les organismes aquatiques.

• Les antiseptiques peuvent :

  • détruire des protéines membranaires
  • empêcher l’action de certaines enzymes
  • agir sur les acides nucléiques ADN et ARN

💡 Astuce mémo

Javel + acide → dégagement de dichlore toxique.

📖 14. Antioxydants et protection cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Radicaux libres : Électrons non appariés et très réactifs qui peuvent oxyder des cellules saines et déstabiliser leur fonctionnement.

★ À maîtriser

• Les molécules antioxydantes s’oxydent préférentiellement et protègent ainsi les cellules contre le processus destructeur des radicaux libres.

Compléments

• Pour combattre le stress oxydatif, l’alimentation peut être enrichie en :

  • polyphénols
  • anthocyanes
  • carotènes
  • vitamine C

• La vitamine C, ou acide ascorbique, est l’un des antioxydants les plus consommés.

• Le jus de citron prévient le brunissement des salades de fruits et des avocats, car la vitamine C des agrumes protège leur surface sensible au dioxygène.

💡 Astuce mémo

Une couche de vitamine C protège la surface d’un avocat du brunissement.

📖 15. Électrochimie, macromolécules et polymères

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrochimie : Discipline scientifique qui étudie les relations entre la chimie et l’électricité ainsi que les phénomènes chimiques couplés à des échanges réciproques d’énergie électrique.
• Macromolécule : Grosse molécule ou composé constitué de plusieurs petites molécules appelées sous-unités.
• Polymère : Substance composée de macromolécules et issue de molécules de faible masse moléculaire.
• Élastomère : Polymère rendu élastique par réticulation, c’est-à-dire par connexion entre ses chaînes, et capable de subir de très grandes déformations avant rupture.
• Bloc : Association de quelques monomères identiques.

★ À maîtriser

• Les macromolécules ont une dimension finie, tandis que les polymères ont un degré de polymérisation qui définit statistiquement une longueur moyenne maximale des chaînes synthétisées par réactions chimiques.

• Les polymères d’addition se forment par enchaînement d’un grand nombre de monomères, tandis que les polymères de condensation se forment par condensation avec élimination d’une petite molécule, généralement de l’eau.

• Un polymère constitué de monomères identiques est un homopolymère, tandis qu’un polymère constitué de monomères différents, en général deux, est un copolymère.

• Selon leurs propriétés physiques, les polymères se classent en thermoplastiques, thermodurcissables et élastomères.

Compléments

• L’électrochimie comprend notamment :

  • l’électrolyse
  • la corrosion
  • les piles
  • les piles à combustible
  • les accumulateurs
  • l’électrodéposition

• Un système électrochimique comporte des matériaux conducteurs électroniques, comme des métaux ou du carbone, à ses deux extrémités et au moins un matériau conducteur ionique appelé électrolyte entre eux, sous forme liquide ou de gel.

📌 La collecte et le recyclage des batteries visent à récupérer les métaux valorisables et d’autres composants, à réduire leur présence dans les ordures ménagères et à limiter la contamination des sols et la pollution de l’eau par des métaux lourds et d’autres produits chimiques.

📌 Le recyclage des piles et batteries est polluant et dangereux pour la santé et l’environnement s’il n’est pas réalisé conformément aux bonnes pratiques de recyclage des métaux non ferreux.

• Les quatre principaux types de macromolécules biologiques sont :

  • les glucides
  • les lipides
  • les protéines
  • les acides nucléiques

• Un polymère est caractérisé par son degré de polymérisation, tandis que les polymères d’origine biochimique sont souvent appelés fibres.

• 🔄 En s’associant, les monomères forment successivement :

  1. des dimères de deux unités
  2. des trimères de trois unités
  3. des oligomères
  4. des polymères

💡 Astuce mémo

Addition : les monomères s’enchaînent ; condensation : une petite molécule est éliminée.

📖 16. Plastiques et usages quotidiens

★ À maîtriser

• Les numéros d’identification des plastiques et leurs usages cités sont :

  • 1 : PET, notamment les bouteilles d’eau
  • 2 : PEHD, flacons et récipients
  • 3 : PVC, films étirables
  • 4 : PEBD, films d’emballage et sacs plastiques
  • 5 : PP, bouchons ou boîtes hermétiques
  • 6 : PS, emballages isolants
  • 7 : polycarbonates et résines époxy, notamment bonbonnes, bouteilles, biberons, gourdes, canettes et conserves

• Les emballages potentiellement les plus toxiques et leurs numéros sont :

  • PETE : 1
  • PVC : 3
  • PP : 5
  • PS : 6
  • PC : 7

• Parmi les pictogrammes d’identification des plastiques, seul le chiffre 7 indique la présence de bisphénol A.

📌 Depuis le 1er janvier 2017, les sacs plastiques à usage unique hors caisse, comme les sacs de fruits et légumes, sont interdits, sauf s’ils sont compostables en compost domestique et biosourcés.

• Lors d’un choc automobile, le pare-chocs et les autres éléments plastiques absorbent par déformation l’énergie qui pourrait atteindre le conducteur, réduisant ainsi le risque de blessures liées à l’impact.

Compléments

• Le pictogramme triangulaire à trois flèches comporte un chiffre de 1 à 7 et apparaît couramment sur les récipients alimentaires en plastique.

📌 Les sacs oxo-fragmentables sous l’effet de la chaleur et de la lumière ultraviolette sont interdits dans tous les cas.

• Dans l’automobile, les plastiques permettent de fabriquer des véhicules plus légers et plus économiques, et contribuent à leur sécurité.

• Dans les années 1970, les chocs pétroliers ont favorisé la création d’usines transformant les plastiques en monomères de combustibles, mais leur rentabilité n’a pas convaincu les industriels.

• Depuis 2021, l’instabilité géopolitique affectant l’approvisionnement en gaz et en pétrole pourrait inciter les industries à récupérer les plastiques pour produire des combustibles ou des carburants.

• Dans l’eau, les déchets plastiques se fragmentent et libèrent des microparticules qui envahissent les plages.

📖 17. Kevlar et fibres aramides

🔑 Notions clés & Définitions

• Kevlar : Le Kevlar, de nom officiel poly(p-phénylènetéréphtalamide) (PPD-T), est un polymère thermoplastique constitué de noyaux aromatiques séparés par des groupes amide (-CONH-) et appartient à la famille des fibres d’aramides.

★ À maîtriser

• Le Kevlar est cinq fois plus résistant que l’acier et beaucoup plus léger.

Compléments

• Les aramides sont des polyamides aromatiques ; le terme vient de la contraction de l’expression anglaise « aromatic polyamide », et Kevlar et Nomex sont des noms commerciaux.

• Les fibres aramides servent surtout au renforcement de matériaux composites et sont utilisées en aéronautique, aérospatiale, construction navale, secteur militaire, équipements de sécurité, automobile et équipements sportifs ou de loisirs.

• Le point de fusion des aramides est supérieur à 500 °C.

📖 18. Fibres de carbone et composites

★ À maîtriser

• La fibre de carbone a une densité comprise entre 1,7 et 1,9 et présente une résistance élevée à la traction et à la compression, de la flexibilité, une bonne conductivité électrique et thermique, une bonne tenue en température et une inertie chimique sauf à l’oxydation.

• La fibre de carbone sert principalement à renforcer des matériaux composites afin de produire des pièces aux bonnes propriétés mécaniques, nettement plus légères que les pièces métalliques.

Compléments

• Les fibres de carbone, principalement composées d’atomes de carbone, ont un diamètre d’environ cinq à dix micromètres.

• Dans une fibre de carbone, des cristaux microscopiques sont alignés plus ou moins parallèlement à l’axe long de la fibre, ce qui la rend extrêmement résistante pour sa taille.

• Plusieurs milliers de fibres de carbone sont réunies en un fil, qui peut être utilisé tel quel ou tissé.