De quoi s’agit-il ?

Piles

Les piles historiques

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1800.0018 – Sur l’électricité excitée par le simple contact entre deux substances conductrices différentes. Alexander Volta.

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Larousse pour tous

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_Bunsen

La pile Bunsen (1841) est une pile électrique du nom de son inventeur, Robert Wilhelm Bunsen. Elle consistait en une anode de zinc dans de l’acide sulfurique dilué, et une cathode de carbone dans de l’acide nitrique concentré. Les deux liquides étaient séparés par un pot en céramique poreuse.

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Les travaux expérimentaux concernant les piles sont déjà très largement proposés. On trouvera ici une approche par l’exploitation documentaire concernant les piles « historiques ».

Voir également : Evolution (2) – Redox ainsi que Lithium-ion

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier piles).

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Documents de travail :

[volta.pdf]
[daniell.pdf]
[leclanche.pdf]


Ainsi que la vidéo du CNRS :

[volta.mp4]

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Prothèse

Ciment de prothèse : polyméthacrylate de méthyle – PMMA

https://eorthopod.com/hip-replacement

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MMAMéthacrylate de méthyle

CAS : 80-62-6

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Polym%C3%A9thacrylate_de_m%C3%A9thyle

Le poly(méthacrylate de méthyle) (souvent abrégé en PMMA, de l’anglais poly(methyl methacrylate)) est un polymère thermoplastique transparent obtenu par polymérisation en chaîne dont le monomère est le méthacrylate de méthyle (MMA). Ce polymère est plus connu sous son premier nom commercial de Plexiglas, marque déposée utilisée dans le langage courant […]

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https://prosep.ro/wp-content/uploads/2017/08/featured-PMMA-XT-placi-extrudate.jpg

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J. Chappuis et S. El Banna. Le rôle du ciment en orthopédie. (Extrait)

Le ciment osseux fut développé à partir de 1936 par la société Kulzer, après la publication par Otto Rohm d’une thèse sur la polymérisation des méthacrylates qui sont le matériau de base du ciment osseux. En 1943, le premier ciment osseux polymérisable à froid breveté est développé par la société Heraus. En 1958, Sir John Charnley fixe pour la première fois une prothèse fémorale avec du ciment « acrylique autodurcissable ». Mais, en réalité, les premières applications furent réalisées en dentisterie avec l’utilisation de « résine acrylique ».

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Le PMMA est utilisé notamment en dentisterie et en chirurgie orthopédique comme ciment de prothèse. La polymérisation est réalisée in-vivo à partir d’un mélange complexe. Il s’agit d’une polymérisation radicalaire où interviennent un amorceur (BPO) et un accélérateur (DMPT)…

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier prothese).

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Document de travail

[1-polymerisation.pdf]

Documents d’aide

[ciments-osseux.pdf]

[composition.pdf]

[methyl-metacrylate.pdf]

[peroxyde-benzoyle.pdf]

[dimethyl-toluidine.pdf]

Documents complémentaires

[polymerisation-complements.pdf]

[proprietes-mecaniques.pdf]

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Télécommunication (2) Radio-micro-ondes

Extrait – pour le document entier voir : https://www.emitech.fr/fr/mesures-radiofrequences-essais-radio

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https://theconversation.com/les-ondes-electromagnetiques-quels-dangers-averes-pour-la-sante-97350. Le téléphone portable représente-t-il un risque pour la santé des utilisateurs ? Jon Tyson/Unsplash. Les ondes électromagnétiques : quels dangers avérés pour la santé ? 2018. The conversation.

Alors que 79 % des Français interrogés déclarent utiliser un téléphone mobile tous les jours, quel est aujourd’hui l’état des connaissances concernant le risque potentiel représenté par leur utilisation ? Remy Slama répond à cette question dans son livre Le mal du dehors, L’influence de l’environnement sur la santé. Extraits.

Les champs électromagnétiques de très basse fréquence. Les champs électromagnétiques dont la fréquence est inférieure à celle de la lumière visible, contrairement aux rayons ultraviolets, X, gamma, alpha… n’ont pas l’énergie suffisante pour ioniser la matière. Cette gamme « non ionisante » du spectre électromagnétique inclut notamment, en allant vers les fréquences les plus élevées : les ondes radio AM, les ondes FM et télévisées, les micro-ondes (émises par les fours à micro-ondes et les téléphones portables), et les ondes infrarouges, juste en dessous de la fréquence du rayonnement de la lumière visible. Considérons d’abord les fréquences les plus faibles. Les champs électromagnétiques d’extrêmement basse fréquence sont générés par les lignes à haute tension servant à transporter l’électricité sur des longues distances. On parle de haute tension lorsque le courant dépasse les 50 000 volts, et on y a recours pour le transport d’électricité car à puissance égale, la perte d’énergie est plus faible quand la tension du courant est élevée. Les études épidémiologiques ont suggéré une association entre la proximité de ces lignes et le risque de développement de leucémies de l’enfant (OMS, 2007), sans qu’un mécanisme biologique qui pourrait expliquer un tel effet ait été identifié. Le CIRC a classifié les champs électromagnétiques comme un cancérigène humain possible (niveau « 2B »). Les méta-analyses réalisées à partir des études épidémiologiques ne sont en revanche pas en faveur d’une augmentation du risque d’autres cancers de l’enfant (tels que les cancers du cerveau) ou des cancers de l’adulte.

Micro-ondes et réchauffement. Si on continue à se promener le long du spectre électromagnétique, on arrive aux micro-ondes. Ce sont elles dont on se sert pour réchauffer les molécules d’eau dans les fours à micro-ondes, eau qui compose par ailleurs la majorité de notre cerveau. Or les téléphones portables en émettent également. Une partie des émissions du téléphone est due au microprocesseur de l’appareil et a donc lieu même si celui-ci n’est pas en communication ou se trouve en mode « avion ». Les technologies Bluetooth et wifi émettent autour de 2,4 GHz, ce qui est aussi dans la gamme des micro-ondes. La puissance des émissions est généralement plus faible pour un appareil donné que celle des communications et donc, à durée égale d’utilisation, l’énergie transmise à l’organisme absorbant l’onde sera plus faible. Le principal mécanisme connu par lequel les rayonnements ayant la fréquence de ceux des téléphones portables actuels interagissent avec l’organisme est un réchauffement. Les effets possibles d’un tel réchauffement – dont l’intensité est bien plus faible que si on se trouvait à l’intérieur d’un four à micro-ondes – ne sont pas clairs en l’état actuel des connaissances.

Hypersensibilité aux champs électromagnétiques. Des préoccupations concernant un nouveau trouble de santé, l’hypersensibilité aux champs électromagnétiques (la terminologie en usage est celle d’intolérance idiopathique attribuée aux champs électromagnétiques), ont émergé. Des études randomisées en aveugle, dites de provocation, auprès de personnes déclarant souffrir d’une telle hypersensibilité suggèrent que celle-ci n’est pas reliée à l’exposition aux champs électromagnétiques (Rubin et coll., 2011) – c’est-à-dire que, sans nier les symptômes déclarés par les personnes se déclarant hyper- sensibles, il n’y a pas d’élément fort montrant qu’elles ont des réactions physiologiques particulières en présence d’un champ électromagnétique. En revanche, dans la gamme des radiofréquences, des études expérimentales chez l’animal indiquent des effets possibles des champs électromagnétiques sur le sommeil, la régulation thermique ou la prise alimentaire (Pelletier et coll., 2013 et 2014).

Gliomes et névromes : un niveau de preuve limité. Une préoccupation importante concerne le risque de cancer, et notamment de cancer du cerveau. Les cancers du cerveau les plus fréquents sont les gliomes malins, et ils sont considérés comme étant de développement rapide. Le CIRC indique que le niveau de preuve en faveur d’une augmentation du risque de gliome ou de névrome acoustique en lien avec l’utilisation de téléphone sans fil est limité. […] Comme pour les champs électromagnétiques d’extrêmement basse fréquence, le CIRC a classifié les champs de la gamme des radiofréquences dans la catégorie 2B, « catégorie utilisée lorsqu’on considère crédible un lien de cause à effet, mais sans qu’on puisse éliminer avec une certitude raisonnable le hasard, un biais ou des facteurs de confusion ». Le niveau de preuve est considéré comme inadéquat pour les autres types de cancer que les gliomes.

Des précautions peu coûteuses, en attendant d’en savoir plus. […] Dans l’attente de davantage de connaissances, des précautions ont été émises par les agences sanitaires. Celles de l’Anses, l’agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail française, sont notamment de limiter l’utilisation de téléphones par les enfants, de ne pas garder son téléphone sur soi ni dormir à côté, de téléphoner en utilisant un casque filaire permettant de ne pas coller le téléphone contre sa tête, ou encore de privilégier l’achat de téléphones affichant un faible niveau d’émission (ou DAS, pour débit d’absorption spécifique).

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Les radiofréquences et micro-ondes : usages et problèmes.

Une collection documentaire pouvant donner lieu à exploitation pour une synthèse ordonnée…

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (telecom (2) micro-ondes).

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Documents :

[1-radio-micro-ondes.pdf]

[2-frequences.pdf]

[3-fours-micro-ondes.pdf]

 [4-precautions.pdf]

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Télécommunication (1) – Radio

https://fr.wikipedia.org/wiki/Antenne_radio%C3%A9lectrique

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Radiodiffusion

Le 23 décembre 1900, est expérimenté la première transmission sans fil (TSF) de la voix humaine dans la station météorologique de Cobb Island (petite île du Potomac), par l’ingénieur canadien Reginald Fessenden. Le 26 décembre 1906, a lieu le premier essai transatlantique d’émission d’un programme de radio entre Brant Rock (Massachusetts) aux États-Unis et Machrihanish en Écosse, par l’ingénieur Reginald Fessenden : il diffuse un enregistrement phonographique du Largo de Haendel, joue Sainte nuit au violon, lit un bref extrait d’un évangile et clôt sa transmission par « Joyeux Noël ». À Paris, le 5 novembre 1898, Eugène Ducretet fait une démonstration publique de transmission par « télégraphie sans fil » entre la tour Eiffel et le Panthéon. À la suite des travaux de l’Américain Lee De Forest (1906), on passe de la « télégraphie sans fil » à la « téléphonie sans fil ». Afin d’éviter la destruction de la tour Eiffel, Gustave Eiffel propose en 1903 les services de sa tour métallique à Gustave Ferrié, pionnier de la télégraphie sans fil, qui utilisait jusque-là des ballons qui dépliaient dans les airs des antennes reliées au sol. Gustave Ferrié tend donc cette année-là six fils d’antenne qui partent du sommet de la tour. Afin d’éviter les crépitements d’étincelles de l’émetteur, gênants pour le voisinage, la station de radio est enterrée sous le Champ-de-Mars. Par ces expérimentations, Gustave Ferrié espère convaincre l’armée de la pertinence du développement de la radio. À cette époque, en effet, l’usage de la radio se limite aux usages militaires et maritimes, et la Marine nationale utilise la TSF dès 1905. On installe de nombreux émetteurs, tant en métropole que dans les colonies et, en 1906, l’Armée de terre place ses propres émetteurs sur la tour Eiffel. Les PTT utilisent également la TSF pour des liaisons de télégraphie. Les événements de la Grande Guerre conduisent, à partir du 28 septembre 1914, à encadrer strictement l’usage de la radio. La première émission régulière de radiodiffusion date du 28 mars 1914 à partir d’une station installée dans les dépendances de la résidence royale du château de Laeken en Belgique sous l’instigation du roi des Belges Albert Ier. La première émission comportait un concert en l’honneur de son épouse, la reine Élisabeth. Pour ne pas tomber aux mains des Allemands lors de l’invasion de la Belgique, l’antenne fut dynamitée.

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Une approche des télécommunications par l’ancêtre : la radio AM…

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1. Radio-ondes

Documents d’aide et d’information :

[a-radio.pdf]

[b-radiodiffusion.pdf]

[c-transmissions.pdf]

[d-bandes.pdf]

2. Emetteur

Documents de travail :

[1-oscillateur.pdf]

[2-antenne.pdf]

[3-modulation.pdf]

Eléments de correction :

[fonctions-emetteur.pdf]

3. Récepteur

Document de travail :

[1-recepteur.pdf]

Documents d’aide :

[a-passe-bande.pdf]

[b-oscillations-forcees.pdf]

[c-detecteur-enveloppe.pdf]

Eléments de correction :

[fonctions-recepteur.pdf]

Diaporamas et une animation (de G. Tulloue) :

[1-reception.pptx]

[2-bande-passante.pptx]

[3-enveloppe.pptx]

[oscillations-forcees.swf]

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Cyanoacrylate

Super Glue

Méthyl cyanoacrylate

2-cyanoprop-2-ènoate de méthyle

CAS : 137-05-3

Smile : C(C(OC)=O)(C#N)=C

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Cyanoacrylate

Le brevet originel du cyanoacrylate a été déposé aux États-Unis en 1942. Son objectif initial est de servir dans la fabrication des lunettes de visées de l’armée lors de la Seconde Guerre mondiale. Ses inventeurs, une équipe de scientifiques dirigés par Harry Coover, aboutirent un moment à un produit qui collait puissamment à tous les équipements utilisés pour le manipuler et ils l’abandonnèrent. En 1951, Coover et un collègue, Fred Joyner, alors chercheurs chez Eastman Kodak, s’intéressèrent à nouveau aux cyanoacrylates et comprirent leur intérêt commercial. La Super Glue est mise sur le marché par Kodak en 1958, sous le nom « Eastman #910 ».

https://www.sciencepresse.qc.ca/blogue/2011/04/18/multiples-usages-super-colle

Les cyanoacrylates ont une myriade d’utilisations. Ils sont indispensables aux constructeurs de modèles réduits. Mélangés avec de la sciure de bois, les artisans les utilisent pour remplir les fissures dans les meubles. Les rochassiers les appliquent au bout de leurs doigts pour réparer les dommages à la peau causés par la roche. C’est ce que font aussi les joueurs de guitare ou de contrebasse qui ont pincé pendant de longues périodes les cordes de leur instrument. Le 2- cyanoacrylate d’octyle est quant à lui utilisé en médecine, où il remplace avantageusement les sutures. En chirurgie orthopédique, il est employé pour coller des objets métalliques aux os, comme les rotules artificielles aux fémurs.

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier cyanoacrylate).

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Comment interpréter la prise et l’effet collant de la « Super Glue » (plus généralement des cyanoacrylates) ?

Document de travail :

[1-cyanoacrylate.pdf]

Annexe :

[adhesion.pdf]

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier cyanoacrylate).

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Hespérides

Néral

Les Hespérides, nymphes du coucher du soleil, occupent un jardin merveilleux. Son pommier, dont les fruits d’or donnent l’immortalité, appartient à la déesse Héra. Mais on dit que les Hespérides dérobaient les pommes d’or ! Héra demanda alors au serpent Ladon de veiller sur l’arbre et de  dévorer quiconque voudrait voler les fruits…

Octanal

Les hespéridés correspondent à une famille d’huiles essentielles extraites notamment des zestes d’agrumes. Les molécules odorantes concernées sont diverses, par exemple du groupe fonctionnel des aldéhydes. La collection documentaire proposée permet d’aborder du point de  vue chimique le domaine de l’olfaction et en particulier les effets différents de molécules isomères.

Il s’agit d’extraire les éléments pertinents pour la réalisation d’une synthèse.

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier hesperides).

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Documents de travail :

[hesperides.pdf]

[olfaction.pdf]

[limonene.pdf]

[citral.pdf]

[nomenclatures.pdf]

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier hesperides).

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Nano (7) D.L.S.

Dynamic Light Scattering – DLS

Diffusion Dynamique de la Lumière – DDL

https://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusion_dynamique_de_la_lumi%C3%A8re

La diffusion dynamique de la lumière (en anglais, dynamic light scattering ou DLS) est une technique d’analyse spectroscopique non destructive permettant d’accéder à la taille de particules en suspension dans un liquide ou de chaînes de polymère en solution de 1 à 500 nm de diamètre environ.

Principe. Lorsque la lumière d’un laser atteint des petites particules dans une microcuvette, la lumière diffuse dans toutes les directions. Ce phénomène est principalement de la diffusion de Rayleigh, diffusion élastique où les particules sont plus petites que la longueur d’onde considérée. On peut mesurer l’intensité de la lumière diffusée par les particules à un angle considéré (90° typiquement) au cours du temps. Cette dépendance en temps vient du fait que les particules dans un liquide sont soumises au mouvement brownien à cause de l’agitation thermique. La distance entre diffuseurs (concentration locale) change ainsi sans cesse. Il en résulte des interférences constructives ou destructives et l’intensité totale mesurée contient des informations sur la vitesse de mouvement des particules.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier nano (7) dls)

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On aborde (sans rentrer dans l’obscurité du traitement mathématique d’autocorrélation…) la méthode de mesure par diffusion dynamique de la lumière. Plusieurs documents peuvent donner lieu à un travail d’extraction et exploitation d’informations pertinentes pour une compréhension du principe en question.

Documents proposés :

[dls1.pdf] ; [dls2.pdf] ; [dls3.pdf]

[autocorrelation.pdf]

[particules.pdf]

[mesures.pdf]

Ainsi que la vidéo de https://www.malvernpanalytical.com/

[Dynamic Light Scattering Analysis.mp4]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier nano (7) dls)

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Source thermale

Y a-t-il un volcan sous Escaldes ?

Un congrès se réunit pour établir l’origine des eaux thermales des sources d’Escaldes (Andorre)…

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier source-thermale).

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Introduction

[congres.pdf]

[escaldes.pdf]

[source-thermale.pdf]

[histoire.pdf]

Géochimie

[1-chimie.pdf]

[mineraux.pdf]

[sodium-potassium.pdf]

[sulfate.pdf]

[sulfate.xslx]

Géonucléaire

[1-nucleaire.pdf]

[pluton.pdf]

[radiations.pdf]

 [periodique.pdf]

Géophysique

[1-geophysique.pdf]

[gravimetrie.pdf]

[pluton.pdf]

[moho.pdf]

 [prospection-sismique.pdf]

Géothermie

[1-geothermie.pdf]

[temperatures.pdf]

 [spectro-masse.pdf]

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier source-thermale).

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Réactions en solution aqueuse

https://gifimage.net/chemistry-gif-5/

Différents types de réaction en solution aqueuse :

dissolution – précipitation ; complexation ;

oxydo-réduction ; réaction acide –base.

Une étude au niveau élémentaire.

[reactions.pdf]

[reactions-explications.pdf]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier reactions-solutions-aqueuses).

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Atomisme – Equivalentisme

Le Congrès de Karlsruhe de 1860 

Atomisme versus équivalentisme

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Congr%C3%A8s_de_Karlsruhe

Le Congrès de Karlsruhe de 1860 est un congrès scientifique international de chimie qui s’est tenu dans la ville de Karlsruhe du 3 au 5 septembre 1860. Initié par August Kékulé, ce congrès a réuni plus de 120 chimistes dont Stanislao Cannizzaro, Jean-Baptiste Dumas, Dimitri Mendeleiev pour discuter des notions d’atome, molécule, équivalence et s’accorder sur une harmonisation des notations employées. Ce Congrès est le premier de cette envergure dans le domaine de la chimie et est parfois également considéré comme la première conférence scientifique internationale moderne.

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Atomisme

L’atomisme scientifique. La théorie atomique moderne, scientifique, à base expérimentale, est formulée par John Dalton, dans son ouvrage New System of Chemical Philosophy (1808-1827). Il donne la première représentation symbolique liée aux systèmes des atomes et un tableau des masses atomiques. Sa méthode pour déterminer la masse des atomes étant erronée, sa théorie est contestée par l’école équivalentiste (notations en équivalents fondés sur des rapports pondéraux de combinaison, sur des rapports volumiques ou sur des équivalents de substitution) de Marcellin Berthelot et William Hyde Wollaston, jusqu’à la publication en 1913 de Jean Perrin, Les Atomes.

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Marcelin Berthelot (1827 – 1907) : « Je ne veux pas voir la chimie dégénérer en religion. Je ne veux pas que l’on croie à l’existence réelle des atomes comme les chrétiens croient à la présence réelle de Jésus-Christ dans l’hostie consacrée. »

Henri Sainte-Claire Deville (1818 – 1881) : « L’hypothèse des atomes, l’abstraction de l’affinité, des forces de toute sorte que nous faisons présider à toutes les réactions des corps que nous étudions, sont de pures inventions de notre esprit, des noms que nous faisons substance, des mots auxquels nous prêtons une réalité […]. Je ne sais pas la définition qu’on peut donner du matérialisme dans la science ; mais ce qu’il y a de plus dangereux, c’est de mettre de l’esprit dans la matière : car alors on apporte le mysticisme et la superstition et alors on tombe dans ces étranges théories modernes dont on trouve des expressions dans les caricatures allemandes. »

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Si l’expérience usuelle ne nous présentait pas les divers phénomènes de la poussière, il est à présumer que l’atomisme n’eût pas reçu des philosophes une adhésion si prompte et qu’il n’eût pas connu un destin si facilement renouvelé. Sans cette expérience spéciale, l’atomisme n’aurait guère pu se constituer que comme une doctrine savante, toute spéculative, où le risque initial de la pensée n’est justifié par aucune observation. Au contraire, du seul fait de l’existence de la poussière, l’atomisme a pu recevoir, dès son principe, une base intuitive à la fois permanente et riche en suggestions. Ces suggestions initiales valent de toute évidence aussi bien pour expliquer le succès historique durable de l’atomisme que son succès pédagogique et ici plus qu’ailleurs la philosophie a intérêt à rapprocher les éléments pédagogiques des éléments historiques.

Gaston Bachelard. Les intuitions atomistiques. 1933.

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http://data.photofunky.net/output/image/c/f/e/d/cfed12/photofunky.gif

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L’hypothèse atomique permet d’interpréter les lois des proportions définies et multiples issues de l’expérimentation. Mais ces lois ne prouvent évidemment pas l’existence des atomes…

Deux propositions d’étude à propos de la querelle historique qui oppose les atomistes et les équivalentistes : les proportions et le congrès de Karlsruhe de 1860.

Voir également : Atomes

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier atomisme-equivalentisme).

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1.  Les proportions

Document de travail :

[1-proportions-exemples.pdf]

Documents d’aide :

[proportions.pdf]

[cannizzaro-sunto.pdf]

[dumas-anti-atomisme.pdf]

[wurtz-histoire.pdf]

2.  Le congrès

L’exploitation des documents peut donner lieu à une mise en scène sous forme de jeu de rôle. A partir des documents disponibles, chaque groupe prépare l’intervention au congrès de l’un des personnages et délègue un « acteur » pour le « congrès ». Le jeu de rôle est suivi d’une discussion en grand groupe…

Documents des personnages :

 [kekule.pdf]

[wurtz.pdf]

[cannizzaro.pdf]

[dumas.pdf]

[mendeleiev.pdf]

Documents d’aide :

[congres.pdf]

[positivisme-equivalentisme.pdf]

[representations.pdf]

Documents complémentaires :

[personnages.pdf]

 [dalton.pdf]

[gaudin.pdf]

 [lavoisier-berthelot-gay-lussac.pdf]

[gerhardt-berzelius-boltzmann.pdf]

[avogadro-ampere.pdf]

[auguste-comte-1.pdf]

[auguste-comte-2.pdf]

 [querelle.pdf]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier atomisme-equivalentisme).

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