Il semble que le mot « chimie « n'ait été mentionné, pour la première fois, qu'au IIIe siècle avant notre ère. Succédant à une science occulte, ésotérique, dépourvue de toute base expérimentale sérieuse - l'alchimie -, la chimie est devenue, sous l'impulsion de savants illustres, une science moderne très active. Elle a suscité la naissance d'une puissante industrie, dont les innombrables produits et dérivés sont particulièrement présents dans notre environnement contemporain. La chimie est une science qui a pour objet la connaissance de la nature et des propriétés des corps, l'étude de leur comportement et de leurs interactions (réactions chimiques), sous l'influence d'un certain nombre de facteurs tels que la température ou la pression. Histoire de la chimie De nombreuses techniques inventées par l'homme dès les origines (préparation des aliments et des remèdes, procédés de tannage, de teinture, etc.) relèvent d'une véritable chimie empirique. Mais la naissance d'une science chimique est très récente, car elle fut longtemps retardée par les spéculations des alchimistes, s'obstinant dans la recherche utopique de l'élixir de longue vie, du médicament universel (panacée) et de la transmutation (pierre philosophale). C'est seulement au XVIIe siècle, avec les travaux de Van Helmont et les ouvrages de Boyle (The Sceptical Chemist, 1661), que la chimie tendit à devenir une discipline scientifique. Au XVIIIe siècle, la théorie, pourtant peu scientifique, du phlogistique, due à Stahl, et les expériences de Priestley furent à l'origine des réflexions de Lavoisier et de l'introduction d'une authentique méthode expérimentale en chimie. À la même époque, les recherches du Suédois Scheele et de l'Anglais Cavendish contribuèrent aussi à l'édification d'une science dont Lavoisier présenta la première vue d'ensemble, en 1789, dans son Traité élémentaire de chimie. Bien que la théorie de l'oxydation qu'il y exposait, et qui réduisait à néant celle du phlogistique, n'ait pas été adoptée spontanément par tous ses contemporains, elle ne tarda pas à apparaître comme une véritable révolution dans la chimie. Le XIX e siècle fut le grand siècle des progrès de la chimie. Joseph Louis Proust énonça, dès 1801, la loi des proportions définies, et John Dalton, en 1804, la loi des proportions multiples, posant ainsi les fondements de la théorie atomique. Claude Berthollet publia, en 1803, son E ssai de statique chimique e t son assistant Gay-Lussac formula peu après (1808) sa loi des combinaisons gazeuses. En même temps se poursuivaient d'autres travaux importants sur les gaz, ceux d'Avogadro et de Mariotte notamment, cependant que Berzelius élaborait le système de notation chimique qui devait devenir classique. Les travaux de sir Humphry Davy, de Justus von Liebig, de Friedrich Wöhler, d'Eugène Chevreul, de Jean-Baptiste Dumas datent de la même époque. En 1860, les chimistes tinrent leur premier congrès international, à Karlsruhe. L'année précédente, Bunsen et Kirchhoff avaient inventé l'analyse spectrale ; en 1862, Marcelin Berthelot réalisa la synthèse de l'acétylène. C'est en 1869 que Mendeleïev établit la classification périodique des éléments, qui devait ouvrir une ère nouvelle pour la chimie. Il faut citer encore, parmi les grands chimistes de la seconde moitié du XIX e siècle, Van't Hoff, l'un des fondateurs de la stéréochimie, Willard Gibbs, auquel on doit les fondements de la chimie physique, Arrhenius, etc. Les travaux des chimistes se sont développés, depuis la fin du XIX e siècle, dans de multiples directions et sont ordinairement le fait d'équipes de chercheurs plutôt que de savants isolés. L'importance, sans cesse croissante, des applications industrielles de la chimie a incité, en effet, de nombreuses entreprises à créer des laboratoires ou à encourager les recherches, et la science en a évidemment bénéficié. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats alchimie Arrhenius Svante Avogadro (Amadeo di Quaregna e Ceretto, comte) Berthelot Marcellin Berthollet (Claude Louis, comte de) Berzelius (Jöns Jacob, baron) Boyle (sir Robert) Bunsen Robert Wilhelm Cavendish Henry Chevreul Michel Eugène classification périodique des éléments Dalton John Davy (sir Humphry) Dumas Jean-Baptiste Gay-Lussac Louis Joseph Gibbs Josiah Willard Kirchhoff Gustav Robert Lavoisier (Antoine Laurent de) Liebig (Justus, baron von) Mariotte (abbé Edme) Mendeleïev Dmitri Ivanovitch philosophale (pierre) phlogistique Priestley Joseph Proust Joseph Louis sciences (histoire des) - La matière - L'atome des chimistes, objet de mesures sciences (histoire des) - La vie - La chimie et la vie Stahl Georg Ernst Van't Hoff Jacobus Henricus Wöhler Friedrich Les médias chimie - la genèse d'une science Les livres chimie - bas-relief du socle de la statue de Lavoisier, page 1052, volume 2 Les différentes branches de la chimie La distinction entre les composés minéraux, constituants de la matière inerte, et les composés organiques, constituants de la matière vivante, date de la fin du XVIIIe siècle. On considérait, en effet, que seuls les organismes vivants pouvaient synthétiser des corps organiques, puisque cette synthèse nécessitait l'intervention d'une « force vitale « dont ne disposait pas l'homme. La stupéfaction fut donc grande lorsque Friedrich Wöhler annonça en 1828 qu'il avait réussi à préparer l'urée par décomposition du cyanate d'ammonium. À ce titre, ce savant est considéré comme le fondateur de la synthèse organique. Depuis lors, de très nombreux composés organiques naturels ou purement synthétiques ont pu être préparés. Étant donné que tous ces composés contiennent du carbone, le terme de chimie des composés du carbone conviendrait mieux que celui de chimie organique. Dès lors que la notion de « force vitale « était devenue obsolète, la distinction tranchée entre chimie minérale et chimie organique n'avait plus lieu d'être. Ces deux disciplines ont en effet des démarches souvent comparables, et un certain nombre de molécules biologiques fondamentales, telles que l'hémoglobine ou les chlorophylles, associent étroitement un squelette organique à un cation métallique. Il est donc plus pertinent de parler de chimie en général, la chimie organique et la chimie minérale en constituant des branches importantes. À côté de ces deux chimies qui se définissent en fait par la nature des éléments qui les composent, on distingue un certain nombre de sous-branches. La chimie analytique concerne les méthodes permettant de déterminer la composition des corps purs ou des mélanges. La chimie physique est relative à l'utilisation des méthodes de la physique pour l'étude des composés chimiques et de leurs réactions ; elle englobe la thermodynamique chimique, la cinétique, les méthodes spectrales. La chimie théorique s'intéresse plus spécialement à l'étude théorique des molécules et de diverses réactions. La biochimie s'attache plus particulièrement à la chimie des êtres vivants. La chimie nucléaire étudie les transformations qui affectent le noyau atomique. Il est courant d'introduire des subdivisions supplémentaires et de parler de chimies plus spécialisées (chimie agricole, chimie pharmaceutique, phytochimie, photochimie, cristallochimie, électrochimie, chimie des matériaux...) ou de la chimie appliquée dont le rôle est de mettre les découvertes au service de l'industrie. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats analyse - 1.CHIMIE biochimie carbone cinétique électrochimie géochimie pharmacie photochimie sciences (histoire des) - La vie - La chimie et la vie stéréochimie urée - La production industrielle d'urée Wöhler Friedrich Les réactions chimiques Les transformations que subissent les diverses entités chimiques (éléments, molécules, espèces ioniques et radicalaires) sous l'influence d'un certain nombre de facteurs tels que la température et la pression constituent des réactions chimiques. Au cours de telles réactions, une ou plusieurs entités chimiques peuvent être mises en jeu. Dans le cas le plus général, on assiste dans une réaction chimique à la formation de « produits « à partir de « réactifs «. Le bilan d'une réaction chimique se traduit par une équation chimique. Ainsi, la combinaison de l'oxygène et de l'hydrogène dans des proportions bien définies conduit à la formation d'eau selon l'équation : 2 H2 + O2 ® 2 H2O. L'hydrogène et l'oxygène constituent ici les produits initiaux (ou réactifs), l'eau étant le produit final. Cette réaction constitue un exemple de réaction dite totale. En revanche, un certain nombre de réactions sont dites réversibles ou équilibrées. Dans ce dernier cas, le système évolue vers un équilibre où sont présents à la fois les produits initiaux et les produits finals. L'hydrolyse des esters constitue un exemple typique de réaction équilibrée : R--COO--R' + H2O ) R--COOH + R'--OH. Cet équilibre peut-être « déplacé « dans un sens ou dans l'autre par un certain nombre de facteurs (température, pression, concentration, élimination d'un des produits formés...). Les autres caractéristiques principales d'une réaction chimique concernent ses aspects énergétiques, sa cinétique, son rendement et son mécanisme. Le caractère exothermique (dégagement de chaleur) d'une réaction constitue l'aspect énergétique le plus simple. La cinétique concerne notamment la vitesse des réactions, vitesse dépendant de nombreux facteurs dont les plus importants sont la température, la nature du catalyseur, le milieu réactionnel (ou solvant) utilisé. Le rendement, exprimé en pourcentage, est une mesure de l'efficacité d'une réaction pour obtenir un produit donné. Le mécanisme réactionnel rend compte de la manière dont les molécules interagissent et notamment de la façon dont les liaisons chimiques sont créées ou rompues. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats bilan énergétique catalyse cinétique concentration - 1.CHIMIE équilibre - 2.CHIMIE ester hydrogénation liaison chimique oxydation oxydoréduction polycondensation polymérisation réactif réaction - 1.CHIMIE réaction en chaîne - 1.CHIMIE réduction - 1.CHIMIE réversible (réaction) solvant Les livres chimie - formule chimique développée de la molécule d'éthanol (C2HCO), page 1052, volume 2 chimie - diverses représentations de la molécule d'un acide aminé, l'alanine, page 1053, volume 2 chimie - vues partielles des structures cristallines du graphite et du diamant, page 1053, volume 2 chimie - représentation d'un fullerène, page 1053, volume 2 Le symbolisme chimique La représentation des réactions chimiques au moyen des équations chimiques a imposé l'utilisation d'un symbolisme particulier. Dans le système universellement adopté aujourd'hui, chaque élément est représenté par une lettre ou deux lettres qui sont généralement la première ou les deux premières du nom français. Ainsi le symbole de l'oxygène est O, celui de l'hydrogène H, celui du carbone C, celui du silicium Si. La molécule d'eau constituée par un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène est donc représentée par la formule H2O. Le symbole des éléments est également utilisé pour représenter leur masse atomique. Les masses atomiques sont fondées sur la masse atomique de l'isotope 12 du carbone : 12C = 12,000. Dans ces conditions, on a : H = 1,007 ; O = 15,9994 ; C = 12,001 ; Si = 28,0855 ; et la masse moléculaire de l'eau est alors 18,0152. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats atome - Le noyau atome - Les électrons classification périodique des éléments symbole L'industrie chimique Amorcée très tôt sur des bases empiriques (1760 : production d'acide sulfurique dans des chambres de plomb ; 1791 : pro duction de cristaux de soude), développée à partir de 1869 par les recherches appliquées de Solvay et de Kuhlmann (soude et acide sulfurique), l'industrie chimique ne décolla réellement qu'au XXe siècle. On peut retenir les grandes étapes suivantes : production d'acide sulfurique par contact (oxydation catalytique de l'anhydride sulfureux) en 1900 ; synthèse de l'ammoniac en 1914 ; synthèses organiques diverses en 1925 (méthanol, hydrocarbures, lubrifiants, corps gras alimentaires, etc.) ; apparition progressive, jusqu'à la Seconde Guerre mondiale, des grands polymères (polyéthylène, polychlorure de vinyle, Nylon, polystyrène, Téflon, fibres en polyesters saturés, résines polyester insaturées, premiers médicaments synthétiques, etc.) ; développement contemporain de synthèses organiques fines débouchant sur la production d'innombrables spécialités, puis de médicaments à structures complexes. L'isolement, d'abord relatif, puis assez prononcé, de l'Allemagne entre le début de la Première Guerre mondiale et la fin de la Seconde suscita dans ce pays un essor considérable de l'industrie chimique ; l'éclatement de la firme IG Farben, en 1945, conduisit aux trois plus grands groupes chimiques du monde : Hoechst, BASF et Bayer, qui, à eux trois, totalisent des effectifs de près de 400 000 personnes. Ils sont suivis, aux États-Unis, par Du Pont de Nemours, dont le chiffre d'affaires global est dû à la consolidation de sa filiale pétrolière, et Dow Chemical, puis par les firmes ICI, en Grande-Bretagne, Ciba-Geigy, en Suisse, et Rhône-Poulenc, en France, elles-mêmes suivies de plusieurs groupes japonais. En chiffre d'affaires cumulé de toutes les entreprises de la spécialité, les États-Unis et le Japon ont dépassé l'Allemagne, la France se hissant au quatrième rang. Si l'on considère le secteur de la chimie sur le seul plan européen, on constate qu'outre les pays déjà cités les Pays-Bas, la Norvège, l'Italie, la Belgique et la Suède alignent aussi de grands groupes parmi les vingt premiers, mais que le chiffre d'affaires de la chimie de base est en chute depuis 1993, en raison notamment d'une désaffection de la demande à l'égard de produits chimiques réputés polluants. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats BASF (Badische Anilin und Sodafabrik) Bayer Ciba-Geigy Dow Chemical Company Du Pont de Nemours Hoechst AG ICI (Imperial Chemical Industries Ltd) Rhône-Poulenc Solvay Ernest techniques (histoire des) - La révolution industrielle La carbochimie et la pétrochimie. Autrefois la classification des activités chimiques était effectuée en fonction des matières premières principales utilisées dans leurs fabrications de base, indépendamment de la nature des produits finals qui en étaient issus. C'est ainsi que l'on a longtemps opposé la carbochimie, qui dérivait du charbon (directement ou par l'intermédiaire du gaz de fours à coke), à la pétrochimie, qui dérivait du pétrole et, par extension, du gaz naturel. À l'exception de rares chaînes de production minérales (comme celle des engrais et dérivés phosphatés) qui échappaient à cette classification, car elles ne procédaient ni du charbon ni du pétrole, la grande chimie industrielle de la première moitié du XXe siècle fut essentiellement carbochimique. L'Allemagne promut ainsi les techniques d'oxydation ménagée de la houille débouchant sur la fabrication d'hydrogène (par réduction subséquente de vapeur d'eau), de carburants liquides, de gaz de synthèse d'ammoniac - ammoniac dont dérivent tous les engrais azotés (nitrate d'ammonium, urée, solutions azotées) -, de méthanol, d'alcools divers, etc. Elle développa ensuite les techniques d'hydrogénation à haute pression de la houille, débouchant sur la production d'hydrocarbures variés, constituant une autre source de carburants liquides pour moteurs d'automobiles et d'avions. La France et l'Allemagne promurent presque simultanément la chimie du gaz de four à coke, dont les nombreux constituants étaient séparés par des techniques d'extraction par solvants (benzols) et par les techniques cryogéniques (éthylène, méthane, oxyde de carbone, hydrogène) ; cette chimie de gaz de four à coke fut à peu de chose près la seule carbochimie pratiquée en France. À partir de 1950, la montée en puissance de la pétrochimie à l'échelle planétaire fut irrésistible. C'est ainsi qu'en France toutes les productions d'origine carbochimique basculèrent en vingt ans sur les matières premières pétrolières et gazières, y compris celles qui avaient été créées, sous la coordination des Charbonnages de France, par les Houillères de Bassins pour valoriser le gaz de leurs propres cokeries. Regroupées dans une société spécialisée unique (CdF Chimie), elles se développèrent considérablement, puis furent séparées, sous le nom d'Orkem, de leurs sociétés mères fondatrices, avant d'être réparties entre les deux groupes pétroliers nationaux Elf-Aquitaine et Total. Seule l'Afrique du Sud, qui disposait de ressources abondantes en charbon très bon marché et considérait ses importations pétrolières comme fragiles, continua à maintenir une puissante activité carbochimique dans le cadre de la SASOL. Aujourd'hui, les principaux secteurs de la chimie industrielle sont constitués par la chimie minérale et les engrais, la chimie organique lourde (incluant les matières plastiques et les élastomères), la chimie organique fine de spécialités, la parachimie (savons et détergents, peintures et encres d'imprimerie, produits photographiques, adhésifs, explosifs). Les industries pharmaceutique et cosmétique modernes, bien que relevant largement des techniques de chimie fine, sont habituellement considérées comme constituant une branche industrielle différente. Certains groupes chimiques possèdent toutefois une division pharmaceutique intégrée (par exemple Bayer, CibaGeigy, Rhône-Poulenc), mais ce n'est pas toujours le cas ; c'est ainsi que le groupe pétrolier français Elf-Aquitaine a suscité deux filiales spécialisées distinctes, Atochem pour la chimie, et Sanofi pour la pharmacie. Les statistiques françaises classent dans la chimie l'industrie des gaz purs (oxygène, azote, gaz rares, acétylène, etc.), exercée dans le monde par quelques groupes puissants, comme l'Air liquide (en France), bien que la majorité des techniques mises en oeuvre relèvent de méthodes de séparation physique et non de procédés chimiques. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats adhésif Air liquide (l') CFP (Compagnie française des pétroles) charbon - 1.MATIÈRES PREMIÈRES Charbonnages de France (CdF) c oke détergent élastomère Elf-Aquitaine engrais explosif four - Les fours de traitement de gaz France - Géographie - La vie économique - L'industrie houille hydrocarbure peinture industrielle pétrochimie pharmacie - L'industrie pharmaceutique plastiques (matières) - L'industrie des matières plastiques savon Les livres pétrochimie - complexe pétrochimique dans la zone industrielle de Dunkerque, page 3832, volume 7 Irlande - industrie chimique à Cork, page 2586, volume 5 pétrochimie - fours de craquage, page 3832, volume 7 La chimie minérale et la chimie organique lourde. La chimie minérale, qui inclut les engrais, et la chimie organique lourde sont les deux plus importants secteurs de l'industrie chimique. On distingue fréquemment les activités amont, dites de chimie de base, qui traitent directement les matières premières naturelles et qui élaborent le premier (puis, parfois, le deuxième) niveau de produits intermédiaires, des activités aval qui transforment ces produits intermédiaires en produits finis commercialisés. Une partie des produits intermédiaires est également destinée à l'alimentation des secteurs voisins. C'est ainsi que la chimie de base du secteur « chimie minérale et engrais « comporte notamment la production de chlore (à partir de sel), d'acide sulfurique (à partir de soufre), d'acide phosphorique (à partir de phosphates naturels et d'acide sulfurique), d'ammoniac (à partir de gaz naturel, d'eau et d'air) ; parmi les produits finis du secteur figurent tous les types d'engrais, les polyphosphates et phosphates divers (destinés au conditionnement des eaux, à l'introduction dans les détergents et dentifrices, à l'alimentation animale), les pigments minéraux, etc. Quant à la chimie de base du secteur de la chimie organique lourde, elle comporte des installations de synthèses particulières comme celle du méthanol (à partir de gaz naturel et d'eau), mais surtout les vapocraqueurs de charges liquides (naphta et gazole) produisant éthylène, propylène, coupes riches en butadiène et benzène, ainsi que les unités de production de divers monomères comme le styrène (éthylènebenzène), le chlorure de vinyle (éthylène-chlore) ou de produits de base comme l'acrylonitrile (propylène-ammoniac) ; parmi les produits finis du secteur figurent les grands polymères (granulés, en poudre ou liquides) vendus aux transformateurs (qui ne sont pas chimistes), les fils textiles, les élastomères, etc. Certaines des installations de synthèse du secteur chimie organique lourde alimentent le secteur chimie fine, soit partiellement (méthanol, phénol, formaldéhyde, etc.), en parallèle avec leur propre aval, soit exclusivement (aniline, acide acétique, etc.) pour servir à l'élaboration de dizaines de milliers de spécialités (colorants, pesticides, plastifiants, produits de base pour la fabrication des parfums, additifs alimentaires, additifs de lubrification, etc.). Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats acétylène ammoniac a zote chlore - La production industrielle Ciba-Geigy naphta urée - La production industrielle d'urée vapocraqueur Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats acétique (acide) additif alimentaire adhésif Air liquide (l') BASF (Badische Anilin und Sodafabrik) Bayer Bosch Carl Charbonnages de France (CdF) Ciba-Geigy détergent Dow Chemical Company Du Pont de Nemours Elf-Aquitaine engrais formaldéhyde four Hoechst AG hydrocarbure ICI (Imperial Chemical Industries Ltd) IG Farben (Interessengemeinschaft Farbenindustrie) méthane Nylon phosphate phosphorique (acide) pollution - Les principales causes de pollution - La pollution par les industries polychlorure de vinyle polymérisation Rhône-Poulenc Solvay Ernest Les médias chimie - l'industrie chimique dans le monde chimie - productions chimiques principales classées par secteurs Les livres chimie - préparation industrielle des herbicides pour les céréales, page 1054, volume 2 chimie - laboratoire de contrôle de productions pétrochimiques à Skikda, en Algérie, page 1055, volume 2 chimie - laboratoire de contrôle de fabrication dans le complexe pétrochimique de Carling, page 1056, volume 2 chimie - unité de fabrication de polymères thermoplastiques, page 1056, volume 2 chimie - unité de production de styrène du complexe pétrochimique de Carling, page 1056, volume 2 chimie - unité de synthèse d'ammoniac à Toulouse, page 1057, volume 2 chimie - complexe pétrochimique à Hernani, en Espagne, page 1057, volume 2 Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats benzène g az molécule Les indications bibliographiques J. Angenault, la Chimie : dictionnaire encyclopédique, Dunod, Montrouge, 1995. M. Javillier, Traité de biochimie générale, Masson, Paris, 1959-1972. J. Mathieu et R. Panico, Mécanismes réactionnels en chimie organique, Hermann, Paris, 1980. P. Pascal (sous la direction de), Nouveau Traité de chimie minérale, Masson, Paris, 1970 (1956). J. Talbot, les Éléments chimiques et les hommes, SIRPE, Paris, 1995.
