Une conférence de L'UTLS au Lycéeavec Luc VervischLycée de la Côte d'Albâtre (76)
Mot(s) clés libre(s) : CO2, combustion, effet de serre, énergie, fusée, gaz carbonique, lanceur spatial, propulsion spatiale

La plupart des réactions biologiques qui forment le corps humain sont des réactions catalytiques. La catalyse joue un rôle également déterminant dans des processus industriels majeurs comme la synthèse de l'ammoniac, le raffinage du pétrole ou la réduction des oxydes d'azote dans les pots catalytiques. Un catalyseur est un composé qui rend possible une réaction chimique mais qui sort indemne de la transformation. Un catalyseur peut agir sur un acte élémentaire ou sur le bilan d'une réaction complexe ; enfin il peut orienter vers une réaction plutôt qu'une autre. La catalyse concerne tous les domaines de la chimie. La catalyse acido-basique concerne le domaine de la chimie organique. Les catalyseurs dans le domaine de la biochimie sont les enzymes qui doivent épouser une forme complémentaire du substrat pour s'adapter à lui, puis présenter un site actif où la réactivité est modifiée. La catalyse homogène est le domaine de la chimie organométallique ; elle concerne un centre métallique dont l'environnement électronique et géométrique est bien défini, ce qui permet de bien contrôler la réaction. La catalyse hétérogène concerne la science des surfaces et des interfaces. Du point de vue industriel, ces catalyseurs sont les plus employés car ils présentent de nombreux sites actifs qui sont utilisés de nombreuses fois de façon consécutive. Comprendre un processus catalytique, c'est aller au delà d'un simple bilan, cela nécessite de décrire les étapes du voyage partant des réactifs et allant vers les produits. Comprendre la catalyse, c'est décrire la réaction dans son environnement. Cela devrait être de plus en plus le cas durant le prochain siècle et cela devrait permettre d'améliorer les performances des catalyseurs déjà connus.
Mot(s) clés libre(s) : adsorption, biochimie, catalyse, chimie industrielle, chimie organique, cinétique, enzyme, enzymologie, inhibiteur, réaction chimique, thermodynamique, turn-over

1911, Marie Curie reçoit le prix Nobel de chimie pour la découverte du polonium et du radium. En suivant la démarche de Pierre et Marie Curie et en utilisant l’électromètre mis au point par Pierre Curie, 2 étudiants vont purifier et tenter d’isoler une « nouvelle substance » dont seules les propriétés radioactives permettent de l’identifier. Pour cela, ils vont tenter d’extraire le polonium d’un prélèvement d’1 gramme de pechblende qui contient 60% d’oxyde d’uranium.
Mot(s) clés libre(s) : polonium, uranium, pechblende, Marie Curie, Pierre Curie, électromètre, spectromètre alpha, prix Nobel, Académie des Sciences

Les phénomènes d'adhésion sont présents partout dans notre quotidien, depuis l'expérience du bricoleur qui dépose un joint de colle pour réparer un objet (et chacun sait que si cela semble simple, ce n'est pas toujours fiable !) jusqu'à l'élaboration d'objets techniquement très complexes (structures alvéolaires de la coiffe de la fusée Ariane par exemple), en passant par notre fonctionnement biologique lui-même, puisque l'adhésion cellulaire est un élément clé de l'organisation des êtres complexes. Mais si ils sont omniprésents, et utilisés en pratique, les phénomènes d'adhésion sont longtemps restés peu compris, quant à leurs mécanismes physiques et physico-chimiques de base, non compréhension qui a été un frein important à leur utilisation technologique. Ceci a profondément changé au cours de ces dix à quinze dernières années, et ce sont ces progrès récents que nous nous attacherons à décrire. On a longtemps pensé que l'adhésion était une question de chimie interfaciale : pour faire tenir ensemble deux solides, il paraissait évident qu'il était nécessaire de créer des liaisons chimiques solides et nombreuses entre les deux surfaces en contact. Nous montrerons que cette idée est loin d'être vraie : si des liaisons chimiques sont utiles pour permettre à un assemblage de résister à des contraintes mécaniques, elles sont très loin de suffire à rendre compte des énergies d'adhésion pratiques. Pour qu'un joint adhésif soit solide, il faut qu'il soit capable, lorsqu'on le sollicite mécaniquement, de consommer de façon irréversible de l'énergie lors de sa déformation, et plus ces dissipations prennent place dans un volume important du matériau, plus l'énergie nécessaire à rompre l'adhésion est grande. La science de l'adhésion est donc une science pluridisciplinaire, mettant en jeu de la chimie et de la physique des interfaces, et, puisque les tests d'adhésion sont des tests de rupture des assemblages, de la mécanique de la rupture. Les progrès récents dans ces différentes disciplines sont à l'origine des progrès récents en science de l'adhésion. Nous montrerons plusieurs exemples dans lesquels des expériences systématiques, conduites sur des systèmes modèles, mettant souvent en jeu des polymères (car la plupart des adhésifs sont des polymères) ont permis d'identifier de façon précise les mécanismes moléculaires mis en jeu lors de la formation puis de la rupture d'assemblages adhésifs, et donc ouvert la voie à l'utilisation de ces mécanismes de façon optimisée.
Mot(s) clés libre(s) : adhésion, cohésion, collage, dissipation d'énergie, énergie de rupture, mécanique de la rupture, mouillage, pelage, physique de la matière condensée, polymère, résistance mécanique, tension interfaciale

Ce cours est composé de 2 parties : potentiel chimique d'un constituant d'un mélange, évolution des réactions chimiques.
Mot(s) clés libre(s) : affinité chimique, constante d'équilibre, enthalpie, entropie, loi de Hess, loi de Kirchhoff, relation de Gibbs-Helmholtz, loi de Van't Hoff, loi de Le Chatelier

La réaction chimique ne se limite pas à la seule transformation de réactifs en produits et énergie. Certaines réactions chimiques peuvent aussi donner spontanément naissance à des modulations spatiales (mobiles ou immobiles) de la concentration des espèces impliquées. Ces auto-organisations macroscopiques sont le résultat de l'association entre réaction chimique et la simple diffusion moléculaire de ces espèces. Ainsi naissent soit des ondes propagatives d'activité chimique prenant parfois la forme de spirales, soit des motifs stationnaires s'organisant en bandes parallèles ou bien en réseaux hexagonaux. Ces motifs stationnaires sont couramment qualifiés de " structures de Turing ", d'après le nom du mathématicien britannique Alan Turing qui les avait formellement prédites et proposait leur mécanisme de formation pour rendre compte de certains aspects du développent des êtres vivants. Nous expliquerons les principes essentiels qui régissent ces phénomènes d'auto-organisation dans ces systèmes de réaction-diffusion. Ceux-ci seront abondamment illustrés par d'étonnantes observations expérimentales dans des systèmes chimiques mettant en oeuvre des réactifs très ordinaires. Certaines extrapolations aux systèmes biologiques seront commentées.
Mot(s) clés libre(s) : diffusion moléculaire, morphogénèse chimique, onde chimique, phénomène d'auto-organisation, réaction chimique oscillante, structure de Turing, synthèse chimique, système de réaction-diffusion, système non linéaire, transformation chimique

Description du procédé de l'électrophorèse. Les différents aspects de cette technique de détection des produits sont abordés, facteurs physiques, appareillage, mode opératoire, analyse des résultats. Différentes techniques dérivées sont décrites : électrophorèse sur acétate de cellulose, immunoélectrophorèse, électrochromatographie, électrofocalisation sur gradient de pH, techniques en continu sur papier et par électrodécantation.
Mot(s) clés libre(s) : electrophorèse, électrochimie

L'exposé introduit lutilisation des colloïdes dans le domaine du diagnostic biologique. Nous introduirons les bases de la physico chimie des colloïdes ainsi que les approches classiques du diagnostic biologique: test d'agglutination à partir de particules de Latex ou dor, test ELISA avec des particules magnétiques. Ensuite nous présenterons une nouvelle approche de diagnostic basée sur la formation de nano structures colloïdales magnétiques. Le principe repose sur l'aptitude de certains colloïdes magnétiques, à la fois suffisamment petits et susceptibles, à former rapidement des lignes réversibles sous champ. Nous montrerons que cette solution colloïdale change de couleur sous l'action d'un champ magnétique, conséquence de la diffraction des chaînes auto assemblées, et comment ce phénomène peut conduire à la détermination du profil de force entre colloïdes. Si les particules sont greffées par un anticorps, alors en présence de l'antigène spécifique capable de ponter deux anticorps, les lignes peuvent devenir permanentes et quasi irréversibles. Nous discuterons comment la persistance des lignes peut révéler de manière très sensible la quantité d'antigène introduite, et pourquoi la force magnétique imposée à chaque colloïde peut accélérer la complexation antigène anticorps. Nous finirons par une introduction à l'utilisation des colloïdes en micro fluidique. Nous montrerons comment les auto assemblages magnétiques peuvent devenir des matrices de séparation très efficaces pour des entités biologiques comme des ADN génomiques ou des cellules.
Mot(s) clés libre(s) : biotechnologie, colloïde, diagnostic biologique, matériau, matière divisée, matière molle, microfluidique, nanomatériau, phase, physico-chimie, physique de la matière condensée, science des matériaux

Kezako, la série documentaire qui répond à vos questions de science, aborde cette fois-ci la question "Pourquoi le sel fait il fondre la neige?"   
Mot(s) clés libre(s) : glace, sel, fondre, ice

Kezako est la série qui répond aux questions de science que tout le monde se pose. Cet épisode pose la question que beaucoup ont cherché à résoudre: "Peut-on transformer du plomb en or?" On y retrouve les difficultés de cette transformation atomique.  
Mot(s) clés libre(s) : plomb, atome, transformation, electron, or, mercure