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 ».
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) ?
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).
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.
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.
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.
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 etle congrès de Karlsruhe de 1860.
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…
L’association C2B : https://www.coeur2bouchons.fr/L’association vient en aide aux personnes en situation de handicap grâce à la collecte des bouchons et couvercles en matière plastique de ses partenaires
[…] Différentes familles de plastiques. Le recyclage commence par le tri des déchets. Pour que celui-ci soit efficace, il est nécessaire de distinguer les différents types de plastiques qui existent. Pour cela, il faut s’appuyer sur la classification mise en place par l’industrie du plastique dans les années 1980 ; celle-ci prend la forme d’un logo, un triangle de Möbius, qui indique que le produit est recyclable. Mais attention, cela ne signifie en aucun cas qu’il sera nécessairement recyclé ! À l’intérieur de ce triangle se trouve un numéro, qui indique la composition du plastique ; il existe au total sept catégories de plastiques recyclables et jusqu’à présent, seules deux d’entre elles sont recyclées partout en France : les numéros 1 et 2, qui correspondent respectivement au polyéthylène téréphtalate (PET) et au polyéthylène haute densité (PEHD). Il s’agit typiquement de bouteilles d’eau et de lait, de flacons de produits cosmétiques (gel douche, shampoing, etc.) et de produits ménagers (lessives, détergents, etc.). Les autres emballages en plastique (PVC, polypropylène, polystyrène, etc.) ne contiennent pas assez de matière première, leur recyclage n’est ainsi pas viable sur le plan économique. Le meilleur moyen de valoriser ces déchets est de les incinérer pour récupérer l’énergie calorifique. À noter que plusieurs communes bénéficient toutefois de « l’extension des consignes de tri » (ECT), qui invite les usagers à recycler l’ensemble de leurs emballages en plastique (y compris les sacs et films en plastique, les pots de yaourt, les barquettes alimentaires, etc.). Une fois récupérés par les services de collecte d’ordures ménagères, ces plastiques parviennent au centre de tri où ils sont triés par famille (PET, PEHD, polypropylène, etc.), puis sont compactés sous forme d’énormes paquets, appelés « balles de plastique ». Ils sont ensuite transportés, selon leur nature, vers une usine de régénération (ou directement vers une usine d’incinération).
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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (tri-recyclage)
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Une élaboration de protocole, basé sur la notion de densité, pour tenter de distinguer et identifier des plastiques (plutôt pour le niveau collège).
Pendant de très nombreux siècles, le miel fût le sucre de toute l’humanité. Puis la canne à sucre aurait fait son apparition en 6000 av. J.C en Asie du Sud Est. Au Moyen-Age lors des croisades, l’Occident découvre la canne à sucre. Jusqu’au 19e siècle, le sucre restera un produit très rare et noble, destiné à une élite bourgeoise. Au 19e siècle, un élément va cependant changer la donne : la démocratisation de la betterave sucrière. L’essor est tel que la consommation de sucre sera multipliée par 1000 en l’espace de deux siècles. Depuis, la consommation de sucre n’a cessé de croître à travers le monde. Son utilisation tant par les individus que par les industries agro-alimentaires n’a jamais été aussi importante.
La canne à sucre appartient à la famille des plantes vivaces comme le maïs et le blé. Elle est essentiellement exploitée dans les zones tropicales de faible altitude. Cette plante est souvent comparée au roseau car elle possède une longue tige. Cette tige constitue le réservoir en sucre. La tige est épaisse, longue (deux à cinq mètres de haut) et d’un diamètre pouvant aller de deux à six centimètres. La canne à sucre est certainement l’une des plantes les plus anciennement cultivées à la surface de la terre puisque sa découverte remonterait à 9000 ans environ et se situerait en Papouasie-Nouvelle-Guinée. La première référence écrite sur la canne à sucre remonte à Alexandre Le Grand, en 327 avant Jésus-Christ. On y parle d’un roseau en Inde qui produit du miel sans le concours des abeilles. En Inde, on pense que la canne à sucre aurait une origine divine. Pendant une cinquantaine d’années, de la fin du XVIIème siècle, au milieu des années 1700, le sucre a été considéré comme une épice de luxe et n’était destiné qu’aux classes les plus aisées. Puis au cours du siècle suivant, jusqu’en 1850 environ, le sucre a commencé à être utilisé par les classes moyennes.
La betterave
La betterave sucrière est une plante cultivée dans les zones tempérées. Cette plante peut mesurer environ un mètre de haut. C’est la racine qui renferme les réserves en sucre. Quand la betterave est cultivée pour ses réserves en sucre, elle est plantée au printemps pour être récoltée au cours de l’automne. La plante serait originaire du Moyen-Orient. Sa découverte remonterait à une date beaucoup moins éloignée que celle de la canne à sucre puisqu’elle est estimée aux environs de 500 avant Jésus-Christ. C’est Napoléon 1er qui a encouragé les recherches dans le domaine de la culture de la betterave sucrière car le blocus de l’Empire Français exercé par la marine britannique avait coupé l’Europe des ressources en sucre de canne des Antilles. Aujourd’hui la betterave sucrière est la première culture industrielle en France.
Deux études concernant le saccharose :
Une élaboration de protocole de dosage du saccharose dans un sirop de sucre, sa réalisation et son exploitation.
Une synthèse documentaire à propos du caramel.
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Une heure de rayonnement solaire reçu par la Terre représente la consommation annuelle mondiale d’électricité. Encore faut-il réussir à en capter une petite partie sans faire trop de dégâts ! Les projets pharaoniques, réalisés ou en perspective, ne manquent pas… Il s’agit de trouver des alternatives aux productions massives des centrales électriques thermiques ou nucléaires (à défaut de réaliser des économies drastiques d’utilisation de l’énergie électrique).
Voici par exemple la centrale solaire thermodynamique de Llo (Pyrénées Orientales) inaugurée le 20 septembre 2019 : investissement de 60 M€ ; puissance électrique : 9 MW ; 33 ha utilisés sur un terrain de 36 ha ; 95 200 miroirs pour une surface de collecte de 153 000 m2 ; 11 km de tubes récepteurs fixes à 8,5 m du sol ; production électrique (estimée) : 20 GWh,soit environ la consommation moyenne de 6 000 foyers français.
La collection documentaire proposée ici permettra sans doute de problématiser l’alternative des énergies renouvelables…
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Chantiers de Sciences 
