La "catalyse"

Dans la famille "chimie", je voudrais la "catalyse" !

Oui, fois-ci, je me propose d'expliquer ce qu'est une catalyse.

On pourrait dire que c'est l'action d'un composé, qui provoque une réaction, sans être modifié dans l'opération. Mais ça reste abstrait !

Un exemple, en partant d'eau et d'une pile : si on met dans l'eau des fils conducteurs reliés aux deux poles d'une pile, on peut récupérer deux gaz, qui ont pour nom dihydrogène et dioxygène. L'eau est dissociée, les atomes de ses molécules se réorganisent différemment, sous l'action du courant électrique (incroyable, non  ?).

Puis quand on mélange ces deux gaz que sont le dioxygène et le dihydrogène, on obtient un mélange gazeux, transparent, incolore, sans odeur... Et ce mélange peut subsister très longtemps ainsi.

Mais si l'on approche du mélange de la poudre de ce métal qu'est le platine, alors cela déclenche une explosion... et les atomes des deux gaz se réorganisent, sur le métal, et forment à nouveau des molécules d'eau. On dit que le platine a "catalysé" la réaction : il était platine, avant, et il reste platine après. On voit qu'il a participé à la réaction, mais qu'il n'a pas été consommé par la réaction.

Un cas où un corps serait consommé ? Et bien, dans la réaction précédente, le dihydrogène est consommé, puisqu'il disparaît. Et le dioxygène aussi.

En cuisine

Mais si tout cela peut se faire dans une cuisine, il ne s'agit pas de cuisine : on n'est pas nourri avec du dioxygène ou du dihydrogène, et  l'eau  ne nourrit pas, même si elle désaltère !

Plus en cuisine, on peut voir une catalyse amusante, avec un morceau de sucre, un petit bout de papier, une tasse et un briquet.

Commençons à mettre le sucre dans la flamme du briquet : nous le voyons devenir marron et se mettre à couler.

Puis, faisons brûler le petit morceau de papier dans la tasse pour tenir des cendres,  trempons le sucre dans ces dernières, avant de le mettre dans la flamme : cette fois, le morceau de brune de sucre brûle, avec une flamme.

C'est que les cendres contiennent des matières, notamment des métaux, qui catalysent la réaction de combustion : au lieu que le saccharose du sucre soit simplement décomposé par la chaleur, il peut réagir avec le dioxygène qui se trouve dans l'air, et cela fait une combustion comme nous en avons l'habitude avec du bois.

La cendre n'est pas modifiée dans la réaction :  il y avait la cendre et il y aura la cendre. Or  si un corps participe à une réaction sans être modifié par celle-ci, c'est un catalyseur. Les cendres contiennent un catalyseur.

La polymérisation, c'est quoi ?

  
Nous avons tous entendu parler de polymérisation,  mais nous ne savons pas tout ce que cela signifie  :  polymérisation, polymère, de quoi s'agit-il ?

Je propose de partir des végétaux, qui sont des "usines de synthèse moléculaire" : les racines absorbent l'eau et des minéraux ; cette "sève brute" monte vers les feuilles, en raison de la "capillarité" et de l'évaporation (contrôlée) de l'eau par les feuilles ; et, dans les feuilles,  avec l'énergie du soleil et le dioxyde de carbone de l'atmosphère, les plantes synthétisent des composés variés, parmi lesquels sucres et acides aminés sont prépondérants.

Pour les sucres, les trois principaux que les plantes synthétisent sont le glucose et fructose et le saccharose.

Pour le saccharose, on le connaît  : c'est le sucre de table.
Le glucose, lui, peut également se présenter sous la forme d'une poudre blanche, mais sa saveur et beaucoup moins sucrée ; elle est seulement douce, avec de la longueur en bouche. C'est ce que les chimistes nomme une "petite molécule", parce qu'effectivement les molécule de glucose contiennent moins d'une centaine d'atomes.
Et le fructose est un sucre bien plus sucré (deux fois et demie environ) que le saccharose.

Dans les plantes, ces trois sucres sont dans la sève, dissous dans l'eau de la sève,  et il y a donc le risque que la pluie les lessivent.

L'évolution biologique a résolu la question en dotant les plantes d'enzymes (des molécules de protéines particulières, qui sont comme des ouvriers), qui assemblent les molécules de glucose les unes autres pour former des chaînes, faites de  centaines ou des milliers de ces petit maillons que sont alors des morceaux de glucose, ce que les chimistes nomment des "résidus de glucose".

Dans les plantes, ces chaînes, linéaires donc (cela signifie : comme des fils) sont nommées des molécules d'amylose,  et elles sont des constituants essentiels de l'amidon.

Disons le différemment : les grains d'amidon (de la farine, par exemple) sont des assemblages de  molécules d'amylose, et aussi de molécules d'amylopectine, qui sont également des enchaînement de molécules de glucose, mais cette fois avec des ramifications, comme des arbres minuscules.

Amylose et amylopectine sont des "polymères", car leurs molécules sont des assemblages de nombreux motifs répétés, de ce "monomère" qu'est le glucose.

Et il faut ajouter qu'il existe aussi des polymères qui s'assemblent dans les trois directions  de l'espace, comme des espèces de toiles d'araignée. Par exemple, quand les protéines d'un blanc d'oeuf coagulent, elles forment un réseau à trois dimensions, et c'est un polymère.

Enfin, on terminera  en signalant qu'à côté des polymères naturels, il y a des polymères de synthèse,  tel le nylon que les chimistes ont appris à fabriquer au début du 20e siècle.

Evitons les odeurs en cuisine... sauf quand elles sont mauvaises ;-)

 Au fond j'ai fait une erreur, récemment,  quand j'ai répondu à l'un de mes amis cuisiniers, à propos de l'entraînement à la vapeur d'eau et de la nécessité de mettre un couvercle sur les casseroles, et je veux me rattraper ici.

L'idée est la suivante : j'étais dans une cuisine de restaurant, et je voyais un bouillon en cours de confection. Il y avait une grande marmite avec de l'eau, des os, de la viande et tout cela bouillait à grands bouillons.

Au-dessus de la marmite, il y avait une belle odeur et, en passant, j'ai fait remarquer à mon ami qu'il perdait les composés odorants.

Car j'expliquais qu'il y avait en action ce qu'on nomme un "entraînement la vapeur d'eau",  c'est-à-dire que les composés odorants, qui sont peu solubles dans l'eau, passent dans l'air au-dessus du bouillon, mais que la vapeur d'eau qui s'évapore les emporte avec elle, les entraîne, de sorte que d'autres composés sortent du liquide, et ainsi de suite.

Les chimistes savent que ce procédé est très efficace pour éliminer des composés peu solubles... et c'est même ainsi que fait l'industrie des parfums pour extraire les matières odorantes.

Or l'odeur est une composante essentielle du goût : si l'on élimine de l'odeur du bouillon, on lui fait perdre du goût.

Mais j'ajoutais, dans la discussion, que j'avais fait jadis l'expérience de diviser un bouillon en deux moitiés :  l'une avait été réduite, puis allongée au volume initial, tandis que l'autre avait été laissée en l'état. Quand nous avions comparé la composition des deux moitiés, nous avions découvert qu'il y avait de nouveaux composés dans le bouillon qui avait été réduits.

Hâtivement, j'avais conclu que la réduction pouvait être utile... mais...

Mais, à la réflexion, je crois que je me suis trompé !!

Oui, je crois que je me suis trompé, car si c'est la longue réduction qui a produit les nouveaux composés, alors on les aurait si l'on prolongeait la cuisson à couvert : on aurait les composés initiaux, plus les nouveaux composés.

Bref,  je maintiens que l'usage d'un couvercle est absolument essentiel et que la présence d'une odeur une cuisine est à éviter.

Sauf à considérer que cette odeur puisse être une alarme, pour détecter des produits qui seraient dangereux, toxiques, périmés. Et là, l'odeur est un des signes qu'il ne faut pas négliger.

Il faut donc, semble-t-il, que l'odeur dans une cuisine soit nulle, ou qu'elle soit un signe d'alerte si un produit est à éviter.
Sans oublier les odeurs des fromages ou des durians, bien entendu ;-)

Acides et bases

 
C'est un fait que la chimie, historiquement, s'intéressa très tôt aux "acides" et aux "bases", que l'on nommait jadis des "alcalis".

En effet, très tôt, alors que la chimie n'était encore que de l'alchimie, on avait observé que le vinaigre avait une saveur agressive, "acide", et, très tôt, on avait observé qu'il y avait ce même type de saveurs dans divers ingrédients de la cuisine : dans une pomme verte, dans un citron par exemple.

Mais on sait que les chimistes ont "l'intelligence du feu" : ils trituraient, dissolvaient, broyaient, distillaient, calcinaient... Et c'est ainsi que, quand on chauffe vivement certains composés, il se dégage des vapeurs que l'on peut  percevoir acides.
Ou encore, certains produits de distillations avaient aussi une saveur acide.

Puis, après bien des travaux et des découvertes, les chimistes ont découvert que certaines matières végétales, tel des pétales de fleurs, changent de couleur en présence de ces corps acides;
Et c'est ainsi que les chimistes en vinrent à utiliser des pétales de violettes broyés dans de l'eau comme "indicateurs colorés" : cela leur permettait de voir la présence des acides sans avoir à goûter des matières qui pouvait être dangereuses.

A la même époque environ, les chimistes identifièrent les alcalis, par exemple la lessive de cendres que l'on récupère en filtrant de l'eau où l'on a mis des cendres. Cette fois,  la saveur n'était pas acide, mais "savonneuse" : ce fut la découverte les alcalis, que l'on nomme aujourd'hui des bases. Il y eut l'ammoniaque, la soude, la potasse...

Puis on découvrit que le mélange d'un acide et d'une base produit un sel.
Le bon exemple est celui qui consiste à mélanger de l'acide chlorhydrique et de la soude : à condition que les quantités soient bien choisies, on obtient une solution de sel. Oui, de ce chlorure de sodium qui est celui de la mer ou des mines de sel gemme !

Puis, on découvrit d'autres "sels", tels ceux qui sont dans les eaux de boisson, où jouxtent des "ions" nitrate, sulfate, sodium, potassium, chlorure, magnésium... Ce sont ces ions qui donnent leur goût aux diverses eaux, mais cela est une autre histoire,  pour une autre fois.