Hervé This

mardi 20 décembre 2022

samedi 17 décembre 2022

L'étendue de notre ignorance est incommensurable, mais le goût de l'étude est notre salut

Je me souviens que, quand je suis arrivé à la revue Pour la science, je savais déjà des choses assez fondamentales (par exemple, je n'avais pas de difficulté à discuter la question de "dérivées non entières", je connaissais l'existence du wronskien, les théorèmes de Stokes ou Ostrogradsky, les règles de sélection, etc.)... mais l'étendue de mes ignorances était considérable.

Par exemple, la géométrie ayant largement disparu de mes cours de mathématiques (puisque c'était l'époque des mathématiques modernes), mes lacunes en matière de construction à la règle au compas étaient complètes ; je ne connaissais pas les verres de spin ; j'avais un très faible connaissance des complexes en chimie, et ainsi de suite.

Malgré la lecture assidue de revues de vulgarisation, malgré des intérêts extrascolaires, je vois rétrospectivement mes connaissances d'étudiant comme une sorte de spectre de raies entre lesquelles il y avait donc du vide.
Et les lectures ont progressivement comblé des lacunes terribles.

Tout cela pour observer qu'il y a des "bases", et des connaissances qui viennent se poser dessus. Mais quelles bases avons-nous intérêt à avoir ?

Certainement : lire, écrire et compter... mais, plus fondamentalement, il faut avoir le goût de l'étude, qui fera l'essentiel du chemin.
Oui, pour ne pas mettre la charrue avant les bœufs, les professeurs doivent moins se préoccuper des matières dont ils ont la responsabilité (je ne dis pas "charge", parce que c'est un privilège) que de transmettre l'envie d'aller chercher ces matières.

Cela se passe par le fait de montrer à nos jeunes amis que l'étude est quelque chose de passionnant et qu'il y a lieu d'être en confiance, de ne pas penser que cela soit difficile.

Autrement dit, quel que soit le domaine, mathématiques, physique, chimie, et cetera, il faut montrer les beautés, d'abord ; montrer combien tout cela est amusant, excitant,combien les outils intellectuels qui ont été forgés par nos prédécesseurs sont puissants.

Une image à diffuser partout

Oui, l'eau est faite d'objets tous identiques, nommés des "molécules d'eau".

vendredi 16 décembre 2022

Les extractions

À propos d'extractions, nous avons considéré précédemment la distillation, que j'ai dit être un procédé de séparation physique, plutôt que chimique, car les molécules présentes au début sont les mêmes que les molécules présentes à la fin.
Les atomes ne se sont pas réorganisés en molécules différentes, parce que l'énergie n'était pas suffisante pour produire ce résultat.

Dans nombreux procédés d'extraction, il en va de même.

Par exemple, quand on sépare le gluten et l'amidon, par cette expérience de lixiviation qui date du 18e siècle, les molécules qui étaient présentes dans la farine sont les mêmes que celles qui sont présentes à la fin de la séparation, soit dans le gluten soit dans l'amidon. Mais elles ne sont pas organisées la même façon.

De la de même, si l'on broie une feuille de laitue, on peut filtrer et récupérer de l'eau, composée de molécules d'eau.
Cette eau se trouvait déjà dans la feuille sous forme de molécules d'eau et il n'y a pas eu création de nouvelles molécules d'eau, ni d'ailleurs disparition de molécules d'eau initialement présentes. Ce sont les mêmes molécules d'eau avant et après le broyage, suivi de la filtration, opérations qui ne sont donc pas chimiques mais physiqus.

Je rappelle à nouveau que, pour qu'il y ait chimie, il faut que des chimistes étudient des réorganisation d'atomes en molécules différentes.

Testons notre définition sur un cas différent : la récupération de sel à partir d'eau salée.
Si l'on chauffe de l'eau salée, on récupère une vapeur, que l'on peut recommencer pour former de l'eau, et il restera du sel solide quand toute l'eau initiale aura été évaporée.
Initialement dans l'eau salée, il y avait des molécules d'eau, des atomes de sodium et des atomes de chlore. C'est exactement ce que l'on retrouve en fin de séparation : des molécules d'eau dans l'eau, et des atomes de chlore et des atomes de sodium pour former les grains de sel.
L'évaporation de l'eau de mer ne s'accompagne pas de réactions, mais seulement d'une séparation des molécules.

Évidemment, j'ai simplifié pour bien faire comprendre, mais je dois y revenir pour donner une précision à propos du broyage de la feuille de laitue : quand on broye une feuille de laitue, en réalité, on dégrade les structures cellulaires mais on libère aussi des composés qui se trouvaient dans les feuilles, tel des phénols et des protéines nommées des phénol oxydases (ce sont des protéines d'une cagégorie particulière : celle des enzymes).
Lors de cette libération, les enzymes modifient les phénols et provoquent le brunissement de la couleur initialement verte. Il y a donc bien une réaction, mais les quantités concernées sont très faibles par rapport aux quantité d'eau qui ont été libérées puisque je rappelle qu'une laitue, c'est 99 pour cent d'eau.
Et voilà pourquoi je me suis permis de ne pas considérer cette réaction biochimique dans ma première description.

D'ailleurs, dans la distillation que j'ai considéré dans un précédent billet, il en va de même : il y a peut-être quelques modifications de molécules, lors de la distillation, mais pas assez pour fausser la description initiale que j'ai donnée.

Plus généralement, dans les extractions, dans les séparations, et cetera, on cherche d'ailleurs le plus souvent à ne pas opérer de transformations moléculaires, et il est considéré comme favorable de respecter au mieux les composés initialement présent, puisque ce sont eux que l'on veut extraire.

Je ne dis pas que l'on ne peut pas concevoir des opérations où l'on effectue une extraction et aussi des transformation moléculaires, mais il y a lieu de bien comprendre ce que l'on veut, de bien définir l'objectif et de bien comprendre ensuite comment le procédé que l'on met en œuvre nous conduit à l'objectif initialement fixé.

jeudi 15 décembre 2022

La distillation mieux expliquée que par le passé (j'espère)

Je viens de comprendre comment mieux expliquer le phénomène de la distillation.

Partons de vodka : cette "matière" est faite de molécules qui sont -en première approximation- soit des molécules d'eau, soit des molécules d'un alcool que l'on nomme éthanol ; il y a aussi des molécules de quelques autres composés, mais extrêmement minoritaires.

Pour de la vodka, il y a environ 4 molécules d'éthanol pour 9 molécules d'eau.

Quand on chauffe la vodka, la température augmente : partant de 20 degrés, le liquide est à 21, 22, 23..., 30, 40, etc. ...mais quand on approche de 80 degrés, alors la température cesse d'augmenter tandis que des bulles apparaissent.

Ces bulles laissent échapper une vapeur, que l'on peut enflammer si l'on y met une allumette : ce sont les molécules d'éthanol qui quittent la vodka et passent donc en phase vapeur.

Quand la flamme s'éteint, c'est qu'il n'y a quasiment plus d'éthanol présent dans le liquide et l'on voit alors la température augmenter à nouveau jusqu'à atteindre 100 degrés, température qui se stabilise tant qu'il reste du liquide puisque c'est la température d'ébullition de l'eau.

Il y a donc deux étapes : d'abord l'évaporation de l'éthanol, et, ensuite, l'évaporation de l'eau.

Si l'on avait récupéré les vapeurs d'éthanol au lieu de les enflammer, dans la première étape, et si on les avait refroidies, alors on aurait récupéré de l'éthanol liquide : c'est cela la distillation à ceci près que l'on ne cherche pas avoir l'éthanol pur, mais simplement une concentration du liquide initial en éthanol, que l'on parte du vin, de la bière, du cidre, et cetera ou de tout autre liquide contenant un peu d'éthanol.