Chimie Ind. 6° complet

Chapitre I :
La Fermentation Alcoolique
1) INTRODUCTION
La fermentation est la dégradation d’une substance organique végétale sous la catalyse d’un microorganisme qui libère une substance active soluble, (le ferment) appelée diastase.
Pendant la fermentation alcoolique, le jus sucré de fruits (ou grains) est transformé en boissons alcoolisées.
2) LA BRASSERIE OU INDUSTRIE DE LA BIERE
2.
1. Définition
La bière est une boisson :
-
doucereuse
-
nutritive
-
légèrement alcoolisée
obtenue par fermentation du sucre des grains (souvent de l’orge) germés et aromatisés de houblon.
2.
2. Matières premières
(a) Le malt :
C’est de l’orge germée et séchée artificiellement.
La transformation de l ’orge en malt est appelée maltage. L’usage de l’orge est justifié par les avantages de cette
graminée sur les autres particulièrement à l’étape de la mouture.
(b)
Le houblon :
Plante grimpante des régions tempérées et dont les fleurs femelles secrètent des résines amères et des
huiles qui servent d'aromates à la bière.
(c)
Les grains crus :
Généralement maïs et riz, non germés, qui remplacent à l’étape de brassage une partie du malt pour
des raisons d’économie et parfois de nuance (composition) de l’extrait de brassage.
(d)
Les sucres :
Employés dans deux cas :
(e)
-
succédanés (substituts) de l’extrait de malt ;
-
édulcorants (adoucissants) de certaines bières.
Les levures :
Catalyseurs indispensables à la transformation des sucres fermentescibles en alcool éthylique.
(f)
L’eau :
La qualité de l’eau utilisée est très importante pour la brasserie : les sels dissous, les substances en
suspension, le pH, … déterminent la qualité de la bière à produire.
Du point de vue pH par exemple, une bonne eau est celle qui permet d’obtenir un moût de pH 5,2.
2.
3.Préparation de la bière
Elle comprend six grandes étapes :
-
maltage
-
brassage
-
fermentation
-
garde
-
filtration
-
soutirage
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
1
(a)
Le maltage :
Constitué de trois opérations essentielles qui sont :
-
Le trempage : donne à la graine l’humidité nécessaire à la germination.
-
La germination : produit les enzymes susceptibles de solubiliser les matières de réserve du grain à
l’étape du brassage. Ces enzymes transforment les matières complexes insolubles en matières
solubles dans l’eau. (C6H10O5)n + n/2 H2O
n/2 C12H22O11
Amidon
-
(b)
Maltose
Le touraillage : arrête la germination de l’orge et sèche le malt (≈ 5% d’humidité résiduelle) par
chauffage à une certaine température (60 à 65°C pour les bières blondes et 90 à 105°C pour les
brunes) de l’orge trempée et germée. Cette étape effectue aussi un dégermage des grains (perte
des radicelles) lors de leur frottement les uns sur les autres dans des cylindres perforés. Le malt
obtenu est brillant et aromatisé.
Le brassage :
But : Extraire tous les éléments utiles du malt, des succédanés et du houblon pour en préparer le moût
destiné à la fermentation.
Opérations essentielles :
-
concassage
-
cuisson
-
filtration du moût
-
ébullition et houblonnage du moût
-
refroidissement du moût
i. Le concassage : il s’effectue à l’aide d’un moulin composé d’une série de cylindres rotatifs. Cette mouture
est fonction du type de filtration et de la quantité de grains crus. La pellicule du malt est gardée pour les
besoins de la filtration.
ii. La cuisson ou brassage proprement dit : son but est d’obtenir le meilleur extrait possible en quantité et en
qualité à partir du malt seul ou associé à ses additifs. Elle se fait avec de l’eau à des températures
appropriées (70 – 80°C).
L’opération essentielle qui se produit lors de la cuisson est la transformation, sous l’action enzymatique
(catalyse) des diastases produites lors du maltage, de l’amidon en substances moins complexes : dextrines,
sucres,… dont les sucres fermentescibles. La réaction " Amidon
Maltose" se finalise à cette
étape.
Les équipements essentiels sont généralement :
-
Un cuiseur pour les grains crus
-
Une cuve matière pour la saccharification diastasique des extraits du malt et
des grains crus
-
Une cuve d’ébullition et de houblonnage
iii. La filtration du moût
Lorsque la saccharification du moût est terminée, on sépare le liquide des substances insolubles
appelées drêches. La filtration se fait sur la couche formée par ces drêches faisant office d’une masse
filtrante reposant sur un faux fond perforé de la cuve . Les eaux de lavage des drêches sont ajoutées au
filtrat de l’extrait.
iv. L’ébullition et le houblonnage du moût
Après la filtration du moût, celui-ci est porté progressivement à la température d’ébullition. Il s’en
suit :
- la destruction des micro-organismes présents
- la précipitation des substances colloïdales coagulées à chaud
- et la stabilisation de la composition du moût (on évite les fermentations indésirables)
Pendant ce temps, le moût est houblonné afin de lui donner le goût amère et l’arôme. Après une heure à
une heure et demie d’ébullition on envoie le moût chaud dans un bac d’attente.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
2
v. Le refroidissement du moût
Avant d’ensemencer le moût de levure, il faut le refroidir pour que celle-ci ne soit pas tuée vers
40°C. Pendant cette opération, il y a une légère oxydation des sucres avec une libération de CO 2 nécessaire
à la vie de la levure. Il faut cependant protéger le moût contre toute infection qui pourrait gâter la bière.
Equipements utilisés : Echangeurs de chaleur à plaques ou à tubes avec eau de refroidissement en contrecourant ou en ruissellement.
(c)
La fermentation : Le moût refroidi est ensemencé par une levure appropriée. Dès qu’il est en fermentation, le
moût est appelé bière : c’est la bière en fermentation . Pendant cette opération la réaction globale de
transformation des sucres est la suivante :
C6H12O6
2 C2H5OH + 2 CO2
Equipements utilisés : cuves à doubles parois pour pouvoir y maintenir une température appropriée à la
fermentation.
Le CO2 dégagé est récupéré pour diverses utilisations. La fin de la fermentation est indiquée
par le non dégagement du CO2. La fermentation est dite haute lorsqu’en fin de celle-ci la levure flotte à la
surface de la bière (effet dû à la nature de la levure : levure haute).
Elle est dite basse lorsqu’en fin d ’opération la levure précipite au fond de la cuve. Notons que dans les deux cas,
la levure est récupérée pour de nouveaux ensemencements. C’est pourquoi, pour avoir une levure abondante et
de bonne qualité, il faut prendre toutes les précautions pendant la préparation du moût, le refroidissement et la
fermentation de la bière : stériliser le moût en n’utilisant pas de substances anti-septiques, ne pas éliminer les
substances azotées et phosphatées nutritives du moût à fermenter…
(d)
La garde :
Apres la fermentation et la récupération de la levure, la bière est stockée dans des cuves
maintenues à des températures inférieures à 0° C.
But :
Laisser déposer la levure et les particules amorphes en suspension qui troublent la bière ;
Affiner le goût de la bière (fermentation secondaire) ;
Précipiter le trouble au froid pour avoir de la bière plus brillante et pour empêcher qu’elle ne se trouble au
froid après filtration.
Durée : de quelques jours à plusieurs mois suivant le type de bière à produire.
(e)
La filtration :
La bière qui a terminé sa garde possède toutes les qualités organoleptiques voulues. Il est toutefois
nécessaire d’enlever, par filtration dans des filtres presses, un léger voile qu’elle présente encore. La matière
filtrante est constituée d’un carton spécial.
(f)
Le soutirage :
Cette opération consiste en la mise en fûts ou en bouteilles. Pendant cette opération, la bière est
exposée à l’oxydation et il est important de surveiller les points principaux suivants :
Eviter toute oxydation sinon la bière présenterait une amertume désagréable et une mauvaise odeur ;
Eviter toute perte de CO2 (souvent rajouté à la garde, …) qui rendrait la bière plate et non désaltérante ;
Eviter toute infection en stérilisant les installations de soutirage et en pasteurisant la bière par la chaleur (
80° C).
Après soutirage et pasteurisation, la bière en bouteille ou en boîte est stockée pour la commercialisation ; celle en
fût est soutirée et commercialisée directement,…sa durée de vie est ainsi relativement limitée.
OBSERVATIONS :
-
On estime que pour produire 1 litre de bière, il faut consommer 10 litres d’eau : brassage,
dilution, réfrigération, lavages, chauffage par vapeur …
-
La vapeur provient des chaudières au mazout, au charbon ou à l’électricité
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
3
-
Le froid est produit par compressions et détentes de l’ammoniac comme fluide frigorigène.
Cet ammoniac liquéfié permet le refroidissement des saumures qui transporteront le froid vers
les différents points de fabrication où il est utilisé.
-
Le rendement (η) de la production de la bière est donné par un laboratoire de contrôle de
qualité permanent tout au long de ses différentes phases.
III. LES VINS ET CIDRES
Boissons obtenue par la fermentation alcoolique du jus de pomme (pour les cidres) et de raisins (pour les vins)
-
Cidre champagnisé : cidre bouché
-
Cidre champagnisé à un degré moindre : cidre mousseux
-
Cidre champagnisé moelleux et sucré : cidre doux
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
4
Extrait de dictionnaire
fermentation nom féminin
1. Transformation de certaines substances organiques sous l'action d'enzymes sécrétées par des micro-organismes. La
fermentation des sucres sous l'influence des levures donne de l'alcool.
2. Décomposition enzymatique de la matière organique.
3. Litt. Agitation, sourde effervescence des esprits.
bière nom féminin
(néerlandais bier)
Boisson fermentée légèrement alcoolisée, préparée à partir de céréales germées, principalement de l'orge, et parfumée avec
du houblon.
Ŕ Fam.Ce n'est pas de la petite bière : c'est tout le contraire d'une chose mièvre, inepte.
vin nom masculin
(latin vinum)
1. Boisson fermentée préparée à partir de raisin frais. Vin blanc, vin rouge.
Ŕ Vin cuit : vin provenant d'un moût concentré à chaud.
Ŕ Vin délimité de qualité supérieure (V. D.Q. S.) : vin d'appellation simple, dont la qualité est garantie par un syndicat
responsable de l'appellation.
Ŕ Vin de liqueur, vin doux naturel : vins obtenus à partir de moût de raisin frais et par addition d'alcool.
Ŕ Vin mousseux: vin qui a subi une deuxième fermentation, en bouteille ou en cuve, soit spontanément, soit par la méthode
champenoise.
Ŕ Vin nouveau : vin de l'année, commercialisé rapidement après la vinification (en décembre, ou pour les vins dits de
primeur, à partir du troisième jeudi de novembre).
Ŕ Vin de pays : vin sans appellation, de bonne qualité.
Ŕ Vin de table : vin de consommation courante.
Ŕ Vin d'honneur: petite cérémonie offerte par les municipalités, les sociétés, etc., au cours de laquelle on boit du vin en
l'honneur de qqn ou pour fêter qqch.
Ŕ Entre deux vins : un peu ivre.
Ŕ Mettre de l'eau dans son vin : se radoucir, se modérer.
2. Jus d'origine végétale dont une partie ou la totalité du sucre est transformée par fermentation. Vin de riz. Vin de palme.
Ŕ Vin d'orange : boisson obtenue par macération d'oranges amères dans du vin rouge.
3. Méd. Tache de vin : angiome plan.
Le vin rouge est obtenu à partir du raisin noir que l'on fait tout d'abord éclater par foulage. La vendange foulée, mise à
macérer, subit la fermentation alcoolique sous l'action de levures. Le vin est ensuite soutiré pour être séparé des lies.
Certains vins se commercialisent très tôt, dans l'année qui suit la vendange
; d'autres vieillissent en tonneaux ou en
bouteilles. Dans la fabrication du vin blanc, les raisins, blancs ou noirs, sont foulés et pressés, et c'est le moût qui est soumis
à fermentation. La consommation de vin par habitant dans le monde tend actuellement à décroître.
cidre nom masculin
(grec sikera, boisson enivrante)
Boisson obtenue par fermentation du jus de pomme.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
5
Chapitre II :
1.
La Sucrerie
INTRODUCTION
Le sucre est une denrée si connue qu’il est inutile de la présenter. L’aspect sous lequel on peut le trouver
résulte des procédés qui ont permis de l’isoler des autres composants de la sève de certaines plantes.
La sucrerie est une chaîne de traitements physico-chimiques destinés à assurer l’élimination des substances
autres que la saccharose de la sève de certaines plantes.
En sucrerie, on distingue deux sortes de sucres :
a) Les sucres réducteurs : le glucose et le fructose, de formule générale C6H12O6 et de structures :
CHO
CH2OH
H
C
OH
C
O
HO
C
H
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
HO
C
H
CH2OH
CH2OH
Glucose ou dextrose
Fructose ou lévulose
b) Le saccharose : la solution de ce sucre ne réagit pas avec la liqueur de FEHLING qui reste bleue contrairement à la
solution de glucose. Le saccharose est un disaccharide formé par la condensation des deux sucres précités, de formule
générale C12H22O11 et de structure cristalline ci-après :
CH2OH
C
H
O
H
CH2OH
H
H
C
O
OH
H
C
H
C
O
C
H
OH
C
C
C
OH
OH
H
C
CH2OH
OH
Tous ces composés sont élaborés grâce à l’énergie solaire dans certaines plantes au cours de la photosynthèse à
partir du CO2 de l’air et de l’eau du sol. Les plantes utilisées par l’industrie pour l’extraction du sucre restent la canne à
sucre et les betteraves sucrières. Elles peuvent contenir respectivement 14 à 26% et 16 à 20% de sucres.
2.
PRODUCTION DU SUCRE DE BETTERAVE
a) Extraction du jus sucré
Cette opération consiste à épuiser méthodiquement par l’eau dans une batterie des diffuseurs les betteraves débitées
en lamelles (cossettes). La solution aqueuse ainsi obtenue renferme non seulement le sucre mais aussi les sels
minéraux, les acides organiques, des matières albuminoïdes, ….
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
6
b) Purification du jus sucré
Le jus de diffusion reçoit 20 à 30 % de chaux, ce qui neutralise les acides et empêche l’inversion des sucres pendant
la concentration du jus. La chaux précipite aussi une partie des matières albuminoïdes et des substances colorées.
Une petite quantité de sucre (saccharose) se transforme en sucrate calcique C12H2 2O11.CaO qui est un alcoolate de
calcium soluble.
L’ajoute de CaO est appelée chaulage ou défécation. Le chaulage est souvent combiné à la carbonatation, ajoute
de CO2 ou rarement à la phosphatation, ajoute de P2O5. Le CO2 peut être remplacé par le SO2 (sulfitage) qui
présente l’avantage de décolorer le jus sucré.
Le jus chaulé est filtré et le liquide est traité par un courant de CO2 à l’ébullition. La chaux combinée au sucre se
transforme en CaCO3 et régénère le sucre. On filtre de nouveau. Ces traitements peuvent se répéter plusieurs fois.
Le contrôle du pH est de rigueur dans cette complexité des réactions de précipitation, floculation, stabilité et
instabilité des substances en solution dans le jus.
c) Cristallisation du sucre
Le jus sucré est purifié et ensuite évaporé sous vide jusqu’à cristallisation partielle du sirop obtenu. Le sucre
cristallisé est débarrassé du sirop restant par essorage.
Le liquide est soumis à une deuxième et une troisième cristallisation (cuite), ce qui fournit de nouveaux jets de
cristaux de moins en moins purs. Le sirop du troisième jet, difficilement cristallisable du fait de l’accumulation des
impuretés, constitue la mélasse. On peut encore en extraire du sucre en transformant celui-ci par un excès de chaux
en sucrate tricalcique, soluble de formule brute H2O.C12H22O11.3CaO . Mais on ne récupère pas le sucre du sucrate
tricalcique, on utilise cette solution à la défécation du jus sucré, et le sucre qu’il renferme rentre dans le cycle des
opérations.
La mélasse est souvent utilisée à la préparation de l’alcool par fermentation :
C12H22O11
2CO2 + 2 C2H5OH
d) Raffinage du sucre
La majeur partie des sucres cristallisés ne sont pas blancs. Ils subissent alors une purification ou raffinage. On ré
dissout les sucres, on décolore la solution au moyen du noir animal (carbonate amorphe qui adsorbe les colorants).
On concentre la solution de façon à obtenir soit une cristallisation à chaud, soit un sirop épais qu’on laisse se
solidifier dans des moules. Le sucre de raffinerie est un sucre de grande pureté qui en renferme jusqu’à 99,9%.
Lors du raffinage, la purification est encore meilleure si un sulfitage précède le passage de la solution sur le
charbon actif.
Diffusion
Pulpe à presser
Jus sucré
Addition de chaux
Carbonatation
Défécation
Filtration
Ecumes
Jus limpides
Mélanges d’écumes et des eaux de pulpes
Concentration et cristallisation
Filtration
Ecumes à rejeter
Eaux de pulpe à réutiliser
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
7
3.
PRODUCTION DU SUCRE DE CANNE
L’obtention du sucre de canne est bien plus simple, le jus de canne renfermant moins d’impuretés. Il est obtenu par
broyage et pressage dans des moulins à cylindres ou soit par diffusion généralement de la bagasse sortie du premier
broyage.
Pour la purification, on peut procéder soit par sulfidéfécation et chaulage, soit par chaulage direct et carbonatation
simple ou double.
La première méthode donnant un produit à raffiner, le jus obtenu est évaporé partiellement. Après essorage et
concentration, le sirop restant donne un sucre brun à raffiner.
La deuxième méthode conduit à un sucre blanc à consommer sans raffinage, mais elle exige un matériel coûteux et
un contrôle chimique incessant.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
8
Extrait de dictionnaire
sucre
sucre nom masculin
(italien zucchero ; de l'arabe)
1. Aliment de saveur douce, cristallisé, extrait de la canne à sucre et de la betterave à sucre. Sucre en poudre ou sucre
semoule, sucre en morceaux. (Nom scientifique saccharose. )
Ŕ Sucre glace: sucre en poudre extrêmement fin obtenu par un broyage très poussé, employé surtout en pâtisserie.
Ŕ Sirop de sucre: dissolution concentrée de sucre.
Ŕ Fam. Casser du sucre sur le dos de qqn, dire du mal de lui.
2. Morceau de cet aliment.
3. Chim. Glucide.
4.Fig., fam. Pur sucre: authentique, orthodoxe, ferme dans ses opinions. Un libéral pur sucre.
saccharose
saccharose [-ka-] nom masculin
Glucide du groupe des osides, fournissant par hydrolyse du glucose et du fructose, constituant des sucres de canne et de
betterave.
betterave
betterave nom féminin
(de bette et rave)
1. Bot. Plante à racine charnue dont il existe de nombreuses espèces sauvages et quatre sous-espèces cultivées (bette,
betterave potagère, betterave fourragère, betterave sucrière). [Famille des chénopodiacées.]
2. Cour. Variété potagère de cette plante, appelée aussi betterave rouge.
défécation
défécation nom féminin
(du latin defaecare, purifier)
1. Physiol. Expulsion des matières fécales.
2. Chim. Élimination des impuretés d'un liquide.
mélasse
mélasse nom féminin
(latin mellaceum, vin cuit)
1. Résidu sirupeux non cristallisable de la fabrication du sucre, utilisé notamment pour l'alimentation du bétail.
2. Fam. Mélange confus.
3. Fam. Être dans la mélasse, dans une situation inextricable ou dans la misère.
sulfitage
sulfitage nom masculin
Emploi de l'anhydride sulfureux (comme désinfectant, décolorant, producteur de froid, etc.), fréquent en vinification.
bagasse
bagasse nom féminin
(espagnol bagazo, marc)
Partie ligneuse de la canne à sucre, restant dans les moulins après l'extraction du jus sucré.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
9
Chapitre III : Les Savons et Détergents
I.
LES CORPS GRAS
I.1 Définition
D’origine animale, (suifs, graisses, saindoux…) ou végétale (huiles d’olive, d’arachide, de lin,…), les matières
premières grasses sont constituées de mono-, di- ou triglycérides d’acides saturés ou non et de composés insaponifiables de
nature chimique très variable.
La structure générale de ces corps gras est la suivante :
O
CH2
O
C
R
O
CH
O
C
R’
CH2
O
C
R’’
O
Les groupements hydrocarbonés R, R’et R’’ sont identiques ou différents, saturés ou non saturés.
De manière simpliste, les corps gras sont des esters (glycérides) provenant des acides aliphatiques et de la glycérine.
O
CH2
O H
HO
C
R
O
CH
O H
CH2
O H
+
HO
C
R’
HO
C
R’’
3 H2O
+
CORPS GRAS
O
Parmi les acides gras constituant les corps gras, les composés ci-après ont une place de choix:
-
Les acides saturés
O
CH3
( CH2 )n
C
OH
Nom
1.
2.
3.
4.
Acide butyrique
(tétra ou butanoïque)
Acide caproïque
(hexanoïque)
Acide laurique
(dodécanoïque)
Acide myristique
(tétradécanoïque)
5.
Acide palmitique
(hexadécanoïque)
6.
7.
Acide margarique
Acide stéarique
(octodécanoïque)
Acide arachidique
(eicosanoïque)
8.
Formule
Caractéristiques
To de fusion (oC) To d’éb. (oC)
Glycéride correspondant retrouvé dans
Produit
Teneur (%)
C4H8O2
- 5.0
162
-
Beurre rance
C6H12O2
- 1.5
202 à 205
-
Beurre de chèvre
C12H24O2
43.6
225
C14H28O2
53.8
248
C16H32O2
63.1
268
-
Huile de palmiste
Huile de coco
Noix de muscade
Beurre
Huile de palme
Huile de coton
Beurre de cacao
Suif de mouton ou de
bœuf
47 – 55
48
76.7
15 – 22
38
20 – 22
24.4
24 – 27
C18H36O2
70
287
-
Beurre de cacao
Suif de mouton
34.5
25 – 30.5
C20H40O2
75
203 – 206
-
Huile d’arachide
2.3 – 3.5
C17H34O2
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
10
-
Les acides insaturés
O
CH3
( CH2 )n
CH
CH
( CH2 )m C
OH
Nom
1.
Formule
Caractéristiques
To de fusion (oC) To d’éb. (oC)
Acide myristoléïque
(une série d’acides
tétradécènoïques
isomères en C14)
C14H26O2
192 – 197
2.
Acide palmitoléïque
C16H30O2
202 à 205
3.
Acide oléïque
(octadécène-8-oïque)
C18H34O2
4.
Acide linoléïque
C18H32O2
(octadiène-9,12-oïque)
Acide ricinoléïque
(octadécène-9 ol,7C18H34O3
oïque) [monohydroxylé]
5.
13 – 16
223
- 24
229 – 230
Glycéride correspondant retrouvé dans
Produit
Teneur (%)
-
Huile de baleine
Huile de dauphin
-
Huile de foie de morue
Huile de baleine
Huile de palme
Huile de soja
Huile d’arachide
Huile d’olive
Noyaux d’olive
16 – 20
15 – 18
40 – 51
21 – 26
71.5
84
4–5
I.2 Classification des corps gras
Les matière grasses offrent un mélange complexe de triglycérides simples ou mixtes et l’analyse décèle dans les
unes 4, 7, 8, et dans certaines 15 types d’acides différents. Il n’est guère possible de baser un classement là-dessus.
Dans la plupart de cas, la détermination des indices suffit à indiquer certains groupements de ces corps. Parmi ces
indices, on peut citer :
1. Indice d’acide (Ia) : c’est le nombre de mg de KOH neutralisant en présence de phtaléine les acides gras libres de 1g.de
corps gras (indice d’acidité = degré d’acidité)
2. Indice de saponification ou indice de Köttstofer (Is) : c’est le nombre de mg de KOH saponifiant 1g de produit
complètement.
Exemple : Is  190 acide stéarique, oléique, linoléique…
Is  240 acide laurique, myristique……
Il est d’autant plus élevé que l’acide a un poids moléculaire plus faible.(à démontrer par calcul sur des exemples !)
3. Indice d’éthers (Ie) : c’est le nombre de mg de KOH saponifiant la graisse neutre (acides combinés) contenue dans 1g du
produit à étudier. Si celui-ci ne présente pas d’acides gras libres Ie = Is, s’ il en possède Ie = Is – Ia
4. Indice d’iode (Ii) ou indice de Hübl : c’est le nombre de g de l’ iode que peut fixer une prise d’essai de 100g (indice
extérieur) ou de 100g des acides gras liquides (indice intérieur ou absolu).
Ce dernier indice donne une classification commode, sinon rigoureuse, car les " huiles " d’animaux marins ont un Ii
élevé sans appartenir à la première catégorie :
-
150 ≤ Ii ≤ 200 : huiles siccatives : lin, pavot, …
120 ≤ Ii < 150 : huiles demi-siccatives : coton, colza, sésame, pépin de raisin, soja ….
Ii ≤ 100 : huiles non siccatives : olive, palmiste, ricin, palme, muscade, beurre de cacao, …
L’indice d’acide prend un intérêt particulier dans les huiles comestibles(acides gras) ou des huiles lubrifiantes qui
doivent présenter une valeur limite.
L’ indice de saponification permet de séparer les cires (Is < 100) des huiles (Is > 200). Elle nous permet de connaître
le nombre de liaison d’insaturation.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
11
I.3 Extraction des corps gras d’origine végétale
Bien que de conservation facile par rapport aux matières grasses animales, les pulpes de fruits, les graines ou les
amandes oléagineuses doivent être tenues à l’abri de l’humidité et de la chaleur qui favorisent l’action des enzymes et
conduisent à des produits acides de raffinage coûteux. L’extraction se fait :
1.
Par pression dans des appareils à marteaux ou à cylindres (4, 5,ou 6), ou dans des presses hydrauliques. Le
travail s’effectue à chaud ou à froid.
Par solvant volatile : on peut traiter dans ce cas soit les corps oléagineux, soit les tourteaux des presses. Parmi
les solvants, on peut citer :
2.
-
Le sulfure de carbone
Le trichloroéthylène
Le tétrachlorure de carbone
L’éther de pétrole (essence de 40-70o) lors de la distillation du pétrole :
☺ Gaz
☺ Ether
☺ Essence légère
☺ Essence lourde
☺ Kérosène
☺ Gas oil
☺ Fuel oil
☺ Huiles et bitumes . . .
Les matières grasses ainsi extraites ne sont pas constituées de glycérides purs. On y trouve :
- Les matières colorantes
- Les composés odorants (parfois à conserver …)
- Des substances azotées (protéines et dérivés)
- Des carbures, des vitamines, ….
Pour nombreux produits, l’extraction doit être suivie de diverses opérations : filtration, neutralisation, désodorisation,
blanchiment, …
II.
INDUSTRIE DE LA SAVONNERIE
II.1 Définition
Le traitement, à chaud, d’un corps gras par une lessive de soude ou de potasse fournit d’une part un mélange
d’oléates, de palmitates, de stéarates, … alcalins, en proportion diverses et d’autre part, une eau chargée de glycérine :
Réaction : C3H5 (OCOR)3 + 3NaOH  3 NaOCOR + C3H5 (OH)3
Avec R représentant le radical de l’acide. Une telle réaction, entre deux phases non miscibles et qui se poursuit à
leur surface de contact, sert de base à la fabrication d’un savon qui est une pâte épaisse:
- durcissant plus ou moins par la suite ;
- d’une structure intime spéciale ;
- douée d’un grand pouvoir détergent ;
- qui comprend :
☺ 60 à 80% d’acide gras
☺ 5 à 6% d’ alcali combiné
☺ 28 à 33% d’eau
Les réactions générales détaillées sont les suivantes :
Estérification :
O
R1OH
+
R2
O

C
R2
C
OH
Alcool
Acide
+
H2O
OR1
Ester
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Eau
Page
12
Saponification :
O
R2
C
O
+
MOH

R2
+
R1OH
O- M+
OR1
Ester
C
Base
Savon
Alcool
Les savons sont donc des sels alcalins d’acide gras de formule bien définie .
Mais l’art d’un savonnier réside dans la transformation de ces sels en différents produits de composition très
variable, tout détergent se caractérisant par son pouvoir :
- mouillant ;
- émulsifiant;
- défloculant ;
- et dissolvant .
II.2 Fabrication Ŕ type d’un savon
La préparation du savon est une caustification des corps gras qui se déroule en quatre opérations se poursuivant en
chaudière métallique à fond conique et dont la capacité peut dépasser 400 tonnes :
-
Première opération : empâtage.
On réalise le début de la saponification en versant sur une lessive chaude à 10° Bé (3.2% NaOH et 1% Na 2CO3)
le mélange des huiles. Pour 8000Kg d’huiles par exemple, en chaudière de 200 hl, on utilise 60 hl de lessive et le
chargement dure environ 40 min.
Par additions successives de lessives à 12 – 15° Bé au bout de 6 – 8 heures, on évite toute adhérence de l’émulsion
aux parois. A l’ébullition, pendant environ 20 heures, l’empâtage peut se poursuivre.
L’opération laisse un produit faiblement soluble à 50% de corps gras. On évite l’addition des solutions concentrés
de soude pour continuer la saponification (à cause du coût élevé). On procède à une séparation par relargage (à éviter
pour l’huile de palme) : début de saponification.
-
Deuxième opération : relargage ou séparation.
On coule dans la chaudière une saumure de 24° Bé, soit 10% de NaCl et 10% d’autres sels sodiques. On laisse
reposer 6 heures : les grumeaux ou granules s’agglomèrent et forment un gâteau épais à 50% de corps gras (neutralisés
mais non saponifiés en totalité).
On soutire la lessive résiduaire (épinage) à faire rentrer en circuit dans une nouvelle opération empâtage et la
saponification peut être poursuivie.
-
Troisième opération : coction ou cuite.
On fait une première addition de lessive à 27 – 28° Bé. A intervalle de 8 à 10 heures, on fait une deuxième addition
de lessive à 25° Bé. Après cette dernière, on maintient l’ébullition pendant environ 12 heures. On soutire une nouvelle
lessive résiduaire, à utiliser par la suite, 25° Bé : la lessive de cuite
-
Quatrième opération : Liquidation
C’est une opération d’affinage du savon qui le débarrasse de l’excès d’alcali et d’eau retenus. Elle élimine les
impuretés du savon qui lui donne une teinte grise : liquidation sur gras.
Elle peut être indirecte : addition d’une lessive à 10° Bé et on porte la masse à l’ébullition.
☺
les produits colorants sont entrainés dans la partie inférieure de la chaudière ;
☺
une fraction d’acides gras forme une émulsion qui sépare le savon de la lessive au refroidissement.
L’émulsion est à ramener à la fabrication.
Dans une liquidation directe, on n’ajoute pas une nouvelle lessive. On procède simplement à une cuisson prolongée
avec une ébullition assez vive.
Exemple de production :
- empâtage : 20h
- relargage : 8h
- coction
: 40h
- liquidation :18h
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
13
Après affinage, la cuite est laissée au repos. On soutire la lessive et le gras à part, et on coule le savon encore chaud
dans des mises en bois ou en métal. Après refroidissement, on procède au découpage et à l’estampage. En moyenne, 100 Kg
de corps gras donnent 150 à 155 Kg de savon marchand.
II.3 Savons divers
1.
2.
3.
III.
Savons en poudre : Le savon à base d’huile de palme, de palmiste, de coco est pulvérisé chaud et liquide
(préparé en autoclave à 180 – 200°C et contenant un peu de borax, environ 5% ou de phosphate trisodique) au
sommet d’une sorte de tour, traversée de bas en haut par un courant d’air, les particules entrainées étant
précipitées par un cyclone.
Savons mous : Produit d’empâtage non déglycérinés et contenant un excès d’alcali, titrant en moyenne 32 à
40% d’acides gras, 45 à 50% d’eau. On les prépare en utilisant les lessives de potasse à la saponification
d’huiles de lin, de colza, de poissons (désodorisées en partie), … et très souvent on ajoute à la pâte un savon de
résine. Ces savons sont de consistance visqueuse.
Savons de toilette : Dans une raboteuse, le savon blanc est réduit en minces copeaux qui, après addition d’un
colorant et d’un parfum, sont envoyés aux pétrisseurs mélangeurs. La pâte passe alors à la peloteuse boudineuse
à couteau automatique pour être débitée en petits pains, à mouler à la presse et à faire sécher. Après estampage,
on termine souvent par un lustrage et l’emballage. On évite l’excès d’alcali libre et on adoucit avec un peu de
glycérie. L’addition de l’éthanol amine améliore le pouvoir détersif des savons de toilette.
LES DETERGENTS
On appelle détergent tout composé ayant un pouvoir détersif. Cependant, cette terminologie est aujourd’hui réservée
aux composés de synthèse, détergents synthétiques, substances ayant des propriétés détersives, mouillantes et
émulsionnantes tel qu’on les utilise même pour les eaux dures : pas de précipitation avec les ions Ca2+, Mg2+ ; pas d’alcali
libre qui attaquerait les fibres des textiles, pas de rancissement qui serait susceptible de jaunir les fibres.
Ces composés jouent souvent un rôle beaucoup plus étendu que celui d’un simple agent de nettoyage : agents
antiseptiques… Ces composés peuvent être :
-
à anions actifs : de structures R  COORSO3H (Alkyl sulfate)
ROPO3-, …
La chaîne lipophile est liée à la partie anionique du groupe solubilisant.
Parmi ces composés, les plus importants sont les substances sulfonées d’origines les plus diverses, mais l’anion
à libérer lors de la dissociation doit être de grande masse.
Exemples : sulfo – oléates divers
sulforicinates divers
dérivés sulfonés d’esters d’acides gras
dérivés sulfonés d’esters d’alcools polyvalents
dérivés sulfonés d’esters gras, d’amides, …
dérivés d’acides carboxyliques à plusieurs  COOH
produits de sulfonation d’alcools secondaires
dérivés sulfonés de carbures…
dérivés alkyls aryls sulfonates…
Cas de l’OMO bleu ou blanc : Préparation :
CH3 CH3 CH3
4 CH3CHCH2
H3PO4
CH3CCCHCHCH3
CH3
C6H6
HF ou AlCl3
CH2CH2CH3
CH3 CH3
CH3CCHCHCHCH3
C6H5 CH2CH2CH3
(C12H25C6H5)
C12H25C6H5
-
1° Oléum
2° NaOH
C12H25C6H4SO3Na
(OMO)
à cations actifs : composés préparés pour la première fois par KRAFT en 1896 de structure
{CH3(CH2)14CH2NH(N2H5)2}+ Cl- auquel s’ajoute en 1912 le cétylsulfonate de triéthylcétylammonium
dû à REICHLER.
De charge négative, leurs solutions moussantes abaissent la tension interfaciale, peptisent, défloculent, … et
sont des antiseptiques et des bactéricides remarquables.
Exemple : le méthyl sulfate de diéthylamine éthyl oléyl amide symétrique : SAPIMINE M.S.
le chlorhydrate d’oléyl benzyl amino éthylène diéthylamine : SAPAMINE BCH
Le groupe lipophile est lié à la partie cationique du groupe solubilisant.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
14
-
sans ions actifs : composés non ionogènes
Ils gardent en milieu acide comme en milieu alcalin leurs propriétés physico – chimiques. En général, ils
présentent une longue chaîne associée à un ose ou à un polyglycol.
Exemple : les SAPONINES : produits blancs, amorphes, demandés pour la fabrication des savons liquides.
Extrait de dictionnaire
savon nom masculin
(latin sapo, -onis)
1. Produit obtenu par l'action d'une base sur un corps gras, et servant au nettoyage ainsi qu'au blanchissage
morceau moulé de ce produit.
Ŕ Bulle de savon : bulle transparente, irisée, que l'on produit en soufflant dans de l'eau chargée de savon.
2. Fam. Verte réprimande. Passer un savon à qqn.
;
saponifier verbe transitif
(du latin sapo, -onis, savon)
1. Transformer en savon. Saponifier des huiles.
2. Chim. Décomposer (un ester) par une base.
saturé, e adjectif
1. Qui est rempli, imprégné à l'excès de (qqch). Sol saturé de sel.
2. Se dit d'une solution qui ne peut dissoudre une quantité supplémentaire de la substance dissoute.
3. Chim. Se dit d'un composé organique ne possédant pas de liaisons multiples.
4. Géol. Se dit d'une roche magmatique ne contenant plus de feldspathoïde.
5. Log. Se dit d'un système axiomatique caractérisé par une saturation.
6. Opt. Couleur saturée : couleur pure, intense (par opp. à couleur lavée).
7. Encombré à l'excès. Marché saturé. Autoroute saturée.
8. Qui a atteint le degré au-delà duquel qqch n'est plus supportable. Être saturé de publicité.
saturer verbe transitif
(latin saturare, rassasier)
1. Rassasier
; remplir à l'excès. Le marché est saturé de gadgets.
2. Amener une solution à contenir la plus grande quantité possible de corps dissous.
3. Chim. Transformer les liaisons multiples d'un composé en liaisons simples.
oléagineux, euse adjectif
(latin oleagineus, d'olivier)
De la nature de l'huile.
Ŕ Plante oléagineuse ou oléagineux, n. m.: plante cultivée pour ses graines ou ses fruits riches en lipides, dont on tire des
matières grasses alimentaires ou industrielles (soja, tournesol, olivier).
blanchiment nom masculin
1. Action de blanchir ; son résultat. Blanchiment d'une paroi.
2. Action de décolorer certaines matières (pâte à papier, fibres textiles, etc.) en utilisant des solutions chimiques.
3. Action de blanchir de l'argent.
détergent, e ou détersif, ive adjectif et nom masculin
(latin detergere, nettoyer)
Se dit d'un produit permettant d'éliminer d'un milieu solide les salissures qui y adhèrent par leur mise en suspension ou en
solution.
mouillant, e adjectif
1. Se dit d'un liquide qui a la propriété de s'étendre sur une surface entrant en contact avec lui.
2. Agent mouillant ou mouillant, n. m. , se dit d'un corps qui, mélangé à un liquide, lui permet de mouiller un solide plus
facilement que s'il était pur.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
15
émulsion nom féminin
(latin emulsus, extrait)
1. Préparation obtenue par division d'un liquide en globules microscopiques au sein d'un autre liquide avec lequel il ne peut
se mélanger.
2. Phot. Préparation sensible à la lumière, dont sont enduits les films et les papiers photographiques.
émulsif, ive, émulsifiant, e ou émulsionnant, e adjectif
Se dit d'un produit qui favorise la formation d'une émulsion ou sa conservation. émulsif, émulsifiant, émultionnant nom
masculin
Produit qui favorise la formation d'une émulsion ou sa conçervation.
floculer verbe intransitif
Chim. Précipiter sous forme de flocons, en parlant de systèmes colloïdaux.
floculation nom féminin
Chim., phys. Transformation réversible que subissent les suspensions colloïdales par association des particules
constituantes.
Ŕ Méd. Réactions de floculation : réactions biochimiques utilisées pour le diagnostic de certaines maladies, dont la syphilis.
caustique adjectif et nom masculin
(grec kaustikos, brûlant)
Qui attaque les tissus organiques. La soude est un caustique.
adjectif
Mordant, incisif dans la moquerie, la satire.
rancissement nom masculin
Altération des aliments contenant des matières grasses, caractérisée par l'apparition de goût et d'odeur désagréables et
parfois par une modification de la couleur.
antiseptique adjectif et nom masculin
Se dit d'un agent, d'un médicament propre à prévenir les infections.
lipophile adjectif
Sc. Qui a de l'affinité pour les graisses.
hydrophile adjectif
1. Apte à être mouillé par l'eau sans être dissous. Coton hydrophile.
2. Chim. Qui a de l'affinité pour l'eau (par opp. à hydrophobe).
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
16
Chapitre IV : Le Pétrole et les Carburants
I.
LES GISEMENTS DE PETROLE
Les gisements des pétroles sont en réalité des roches poreuses contenant sous pression successivement les gaz, les
hydrocarbures liquides et de l’eau salée et le tout reposant sur une couche imperméable.
Il n’existe dons pas d’espaces creux où se trouverait des lacs de pétrole. D’où ce nom pétrole de : - pétra : pierre
- oleum : huile
Extraits en liquides fluides ou visqueux, les pétroles ont une densité allant de 0,73 à 1,02 et sont des mélanges
d’hydrocarbures comprenant diverses impuretés sulfonées, oxygénées et azotées.
Les principaux gisements de pétrole se trouvent aux Etats – Unis , en Russie, au Vénézuela, au Moyen – Orient, au
Sahara, … . Ces gisements se trouvent à des profondeurs très variables allant d’une dizaine de mètres à plus de 2 Km.
La recherche et l’extraction du pétrole se font toujours par forage de façon à atteindre directement la couche liquide.
Si la pression interne est grande, le pétrole jaillit ; et si celle – ci est faible, l’extraction se fait par des pompes de soutirage.
Sol ou fond marin
Sables
Argile
Couche rocheuse
Gaz
Hydrocarbures liquides
Couche imperméable
Eau salée
Une fois extrait, le pétrole brut est séparé par décantation des substances en suspension et est renvoyé vers les
raffineries ou les ports d’embarcation par des canalisations souterraines (pipelines ou oléoducs).
Le pétrole est le produit d’une transformation millénaire des matières végétales, animales ou d’organismes
inférieurs sous l’effet d’une action microbienne et des facteurs d’ordre mécanique (pression) ou d’ordre chimique
(déshydratation et déshydrogénation).
II.
TRAITEMENT DU PETROLE
1.
Introduction
Le pétrole, tel qu’il est extrait, ne peut être l’objet d’une quelconque utilisation. Il subit toute une série de
traitements ou opérations qui permettent d’obtenir des produits finis, prêts à l’utilisation.
Les sous – produits, jadis non utilisés, font aujourd’hui l’objet de beaucoup d’applications avec par
conséquent, le développement de la pétrochimie.
2.
Traitement du pétrole
Un brut est un mélange d’hydrocarbures d’une très grande variété parmi lesquels les alcanes prédominent,
la composition variant d’un gisement à un autre ( il existe environ 200 types de bruts !).
Exemple : le brut du Koweit : 42 % fuels – 38 % Kérosène – 13 % essences et 7 % pertes
le brut du Quatar : 9 % fuels – 64 % Kérosène – 21 % essences et 6 % pertes
Dans cette diversité de bruts, le schéma d’un traitement type est le suivant :
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
17
1.
2.
3.
4.
1.
Préchauffage du brut et distillation à pression atmosphérique
Désulfuration
Craquage (cracking)
Reformage (reforming)
Préchauffage du brut et distillation à pression atmosphérique
Le pétrole brut est préchauffé entre 350 et 400 °C ; à cette température, environ 70 % du pétrole
se vaporisent et 30 % restent liquides. Le mélange vapeur - liquide entre directement dans une tour de
distillation à pression atmosphérique.
Le fonctionnement d’une tour de distillation est semblable à celui d’une colonne à distiller :
Fractions plus volatiles en
tête
Fractions moins volatiles,
plus lourdes, en queue
Vanne
Vapeurs
Les fraction issue d’une distillation peuvent, d’une façon simplifiée, se schématiser comme suite :
FRACTIONS
T° EBUL. (°C)
* Gaz
- 43 à 0
* Essences

Légères (naphtes)

Lourdes
* Kérosène
* gaz - oil ou fuel - oil

Léger

Lourd
35 à 180
150 à 230
200 à 315
300 à 375
* Huiles et bitumes
2.
% EN
POIDS
COMPOSITION
Mélange d’hydrocarbures
C3H8 à C4H10
Mélange d’hydrocarbures
C5H12 à C7H16
C6H14 à C10H22
Mélange d’hydrocarbures
C11H24 à C16H34
1
USAGE
Chauffage, pétrochimie
20
5
Mélange d’hydrocarbures
C17H36 à
C20H42
35
Mélange d’hydrocarbures
lourds
 40
-
Solvant, pétrochimie
Carburants auto
Solvant
Carburants moteurs à
réaction
Chauffage domestique
moteurs diesel
centrales thermiques
moteurs marins
industrie lourde
lubrifiants
graisses
revêtements des
routes et toitures
Désulfuration
Les impuretés qui accompagnent les fractions de la distillation doivent être éliminées. Ces
impuretés sont essentiellement du soufre en suspension et les sulfures. Lors de la combustion, ces impuretés
sulfurées et le soufre donnent le SO2, polluant et corrosif.
Exemple : S
H2S
3.
H2S
déshydrogénation catalytique
Craquage (cracking)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
18
S liquide
Traitement qui consiste à transformer les hydrocarbures lourds (en grande quantité dans les
produits de distillation) de plus de C1 2 en hydrocarbures légers, recherchés sur le marché. Le craquage peut
être thermique et/ou catalytique.
Les catalyseurs usuels du cracking catalytique sont :
- Al2O3 13 – 15 % et SiO2 87 – 85 %
- SiO2 et MgO
Les produits du cracking sont des :
- alcanes ramifiés : bons carburants utilisés comme essences C6 à C10
- hydrocarbures benzéniques et oléfiniques, utilisés en pétrochimie
Exemples :
CH3 ( CH2 )16 CH3
 500°C et Catalyseur
CH3
CH3- C=CH ( CH2)5 CH3 + CH3 –CH-CH2-C-CH3
CH3
CH3
Trimethyl – 2, 2, 4 pentane
Le cracking thermique (t°> 500 °C) s’opère soit en chambre calorifugée soit en tubes surchauffés
à 600 – 700°C.
Dans ce dernier cas, on parle de cracking en phase vapeur. La température du cracking
catalytique est de l’ordre de 350 à 450°C.
4.
Reformage (reforming)
Ce traitement consiste à améliorer la qualité des essences issues de la distillation du brut et qui
contiennent essentiellement des hydrocarbures aliphatiques linéaires (non ramifiés) qui, eux, sont des
carburants de qualité médiocre. C’est en fait une cassure des hydrocarbures suivie d’ une restructuration
(isomérisation).
Exemples :
CH3 ( CH2 )5 CH3
Pt comme Catalyseur
CH3 –CH-CH2-CH-CH3
CH3
n – heptane
CH3
dimethyl – 2, 4 pentane
I.O = 0, très mauvais carburant
I.O = 83, très bon carburant
Les catalyseurs usuels du reforming sont :
- Pt, Oxydes de Mo, de Cr : Cr2O3
- Molybdate de Co sur Al2O3
- SiO2 + Al2O3
Ce procédé permet également de transformer les paraffines normales en hydrocarbures
aromatiques, produits de base de la pétrochimie.
Exemple :
Déshydrogénation : C6H12  C6H6 + 3 H2
Cyclohexane Benzène
Cyclisation et
Déshydrogénation : C7H16

C6H5-CH3
+ 4 H2
Toluène
III.
LA CHIMIE DU PETROLE
1.
La composition chimique du pétrole
C
: 85 – 86 %
H
: 11 – 13 %
O, S, N : 1 – 4 %
Les pétroles bruts contiennent essentiellement
- Les hydrocarbures saturés ou paraffiniques : pétroles ou bruts pennsylvaniens ;
- Les hydrocarbures cycliques insaturés ou naphtaliques ou asphaltiques : bruts caucasiens ;
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
19
2.
Les bruts mixtes, avec la présence des hydrocarbures benzéniques en très faibles proportions.
Traitement chimique du pétrole
On élimine du pétrole un certain nombre de composés sous forme d’ impuretés : épuration. Elle se
fait généralement par addition de H2SO4 suivie d’une neutralisation. Les composés organiques sulfonés et
neutralisés passent dans l’eau après lavage. On décante pour séparer.
Les composés à éliminer sont :
- Les acides, les phénols, les aldéhydes, les cétones, les éthers ;
- Les mercaptans et les sulfures ;
- Les composés aminés : pyridine, …
- Les composés éthyléniques.
Certains essais sur le pétrole sont nécessaires avant tout traitement chimique. Ils portent sur :
- Acidité ou basicité du pétrole ;
- Teneur en cendres ;
- Teneur en soufre ;
- Teneur en hydrocarbures insaturés ;
- Teneur en halogènes ;
- Détermination du point éclair (t° d’inflammabilité due au chauffage ) ;
- Mesure du pouvoir calorifique, …
IV.
REMARQUES
1.
Indice d’octane
Une essence peut, lors d’une compression, s’auto allumer (auto ignition), créant ainsi deux fronts de
combustion (outre la bougie) dans le cylindre : c’ est le phénomène de cliquetis imposant une usure
prématurée du moteur. Pour pouvoir évaluer la tendance d’une essence à occasionner le cliquetis, il a été
défini l’indice d’octane (I.O.) en comparant deux carburants de comportements différents :
-
Le n – heptane (ou alcane détonant) : I.O = 0, il produit le maximum de cliquetis et
L’iso – octane, triméthyl – 2, 2, 4 pentane (ou alcane anti - détonant) : I.O = 100, il produit le
minimum de cliquetis.
Les mélanges en toutes proportions (% en volume) de ces deux carburants donnent des intensités
différentes de cliquetis. L’indice d’un mélange étalon est égal au % en volume de l’iso – octane dans le
mélange [iso / n - heptane]. Ainsi, pour trouver l’ I.O d’une essence, on compare l’intensité du cliquetis de
cette essence à celle du mélange étalon donnant la même intensité.
Exemple : si une essence X a comme I.O. = 90, son intensité en cliquetis est comparable à celle d’un
mélange étalon de 90% d’iso – octane et de 10% de n – heptane.
Il existe aujourd’hui des composés à I.O > 100 (benzène 117, toluène 119, …) et par conséquent des
essences à I.O > 100. Le calcul arbitraire de leur I.O se fait de la manière suivante :
I.O. = 100 +
Nbre de force ou de puissance – 100
3
Ce nombre de force est une valeur obtenue et est proportionnel à l’énergie lors de la compression du
carburant.
2.
Additifs des carburants
-
Les antidétonants
 le plomb tétraéthyl (ou tétraméthyl), Pb(C2H5)4, une ajoute de 0.4 mg/l (maximum permis) porte
l’I.O d’une essence de 92 à 97.
le plomb tétraéthyl a l’inconvénient d’engendrer des oxydes de Pb, polluants et toxiques.
 actuellement, on emploie des antidétonants moins dangereux tels que :

le méthyl terbutyléther
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
20


-
le terbutylalcool
les dérivés benzéniques
Les colorants
Ils permettent une classification et une identification des carburants de même nature et de
même qualité ou de même nature et de qualités différentes (essence touriste et essence super,…)
Extrait de dictionnaire
pétrole nom masculin
(latin médiéval petroleum, huile de pierre)
Huile minérale naturelle combustible formée principalement d'hydrocarbures, de couleur très foncée et à l'odeur
caractéristique plus ou moins prononcée, d'une densité variant de 0,8 à 0,95 (discutable !).
Ŕ Équivalent pétrole : quantité d'énergie produite par une source donnée (charbon, énergie hydroélectrique, nucléaire, etc.),
égale à celle que fournirait une masse de pétrole prise comme référence. Production d'une centrale nucléaire exprimée en
tonnes d'équivalent pétrole.
Le pétrole est le résultat de la lente dégradation bactériologique d'organismes aquatiques végétaux et animaux qui, il y a
des dizaines, voire des centaines de millions d'années, ont proliféré dans les mers et se sont accumulés en couches
sédimentaires. L'ensemble des produits issus de cette dégradation, hydrocarbures et composés volatils, mêlé aux sédiments
et aux résidus organiques est contenu dans la roche mère ; c'est de celle-ci que le pétrole, expulsé sous l'effet du
compactage provoqué par la sédimentation, a migré pour imprégner des sables ou des roches plus poreuses et plus
perméables, telles que grès ou calcaires. Les gisements se localisent toujours en un point singulier ou dans une anomalie
naturelle de ces roches, que l'on appelle roches-réservoirs ou roches-magasins. Une couche imperméable, marne ou argile
par exemple, formant piège permet l'accumulation des hydrocarbures et les empêche ainsi de s'échapper. Le pétrole se
présente le plus souvent surmonté d'une couche d'hydrocarbures gazeux et se situe généralement au-dessus d'une couche
d'eau salée plus dense que lui. L'épaisseur d'un gisement varie entre quelques mètres et plusieurs centaines de mètres. Sa
longueur peut atteindre plusieurs dizaines de kilomètres au Moyen-Orient.
Outre les quatre types fondamentaux d'hydrocarbures (paraffines, oléfines, naphténiques et aromatiques) qui se trouvent en
proportions très variables d'un gisement à l'autre, le pétrole contient diverses substances, telles que soufre, eau salée,
traces de métaux qui le rendent pratiquement inutilisable à l'état brut. Le raffinage est l'ensemble des opérations et procédés
industriels mis en œuvre pour traiter et transformer, au moindre coût, le pétrole brut en carburants, essences spéciales,
combustibles et produits divers. Le pétrole demeure la principale source mondiale d'énergie.
pipeline ou pipe-line [piplin] ou [pajplajn] nom masculin
(mot anglais) [pluriel pipelines ou pipe-lines]
Canalisation pour le transport à distance de liquides, notamment du pétrole (oléoduc), ou de gaz (gazoduc).
pétrochimie nom féminin
Techn. Chimie des dérivés du pétrole ; ensemble de ses développements scientifiques, techniques, industriels.
paraffine nom féminin
(latin parum affinis, qui a peu d'affinité)
Chim.
1. Vieilli. Alcane.
2. Substance blanche faite d'un mélange d'hydrocarbures saturés solides caractérisés par leur indifférence aux agents
chimiques, utilisée notamment dans la fabrication des bougies et de certains emballages.
Ŕ Paraffine naturelle : ozocérite.
mercaptan nom masculin
(latin mercurium captans, qui capte le mercure)
Chim. Composé d'odeur fétide, dérivant d'un alcool dans lequel l'oxygène est remplacé par du soufre.
Syn.: thioalcool
pyridine nom féminin
Composé hétérocyclique aromatique de formule C5H5 N, présent dans le goudron de houille.
cliquetis [klikti] , cliquètement ou cliquettement nom masculin
Succession de bruits légers, sonores, produits par des corps qui s'entrechoquent. Cliquetis d'épées, d'un trousseau de clés
qu'on agite.
Ŕ Bruit anormal du moteur d'une automobile, dû au phénomène de détonation.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
21
Chapitre V : Les Peintures et vernis
I.
DEFINITIONS :
Peinture ou vernis est un matériau liquide, pâteux ou pulvérulent qui, appliqué en mince couche sur
un support, donne, après séchage, une mince pellicule adhérente, décorative et protectrice.
La présence de pigment (poudre fine opaque) constitue généralement la différence entre peinture et
vernis ; ce dernier n’en étant pourvu qu’à titre exceptionnel.
II.
ROLE :
-
Protection du substrat ou subjectile (souvent primordial)
Décoration de l’objet peint
Les deux rôles ne pouvant pas être facilement réunis par le même produit, il est fait usage de plusieurs couches
complémentaires de peinture :
- couche primaire en contact avec le subjectile
- couche(s) intermédiaire(s)
- couche de finition généralement décorative.
Autres rôles : - anti-feu
- antisalissures marines
- de signalisation
- d’identification
III.
CLASSIFICATION :
On peut distinguer plusieurs catégories mais nous subdiviserons globalement les peintures et
vernis en :
- peinture à eau
- peinture à huile
- autres peintures (polyesters, vinyliques, dérivés de CTC, …)
- vernis gras
- vernis cellulosiques
IV.
CONSTITUANTS :
a)
4 grandes catégories peuvent être retenues :
les liants
les matières pulvérulentes (pigments)
les constituants volatils
les additifs
Les liants
Ce sont généralement des composés organiques macromoléculaires ou formant des
macromolécules par réaction chimique.
Ils sont tellement importants qu’ils permettent par leur nature de classifier les peintures. Ils
jouent les rôles suivants :
-
assurer la cohésion de tous les constituants
permettre l’adhésion au support
conférer à la pellicule (le feuil) ses propriétés mécaniques
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
22
b)
Les pigments
Ils apportent à la peinture :
-
c)
les propriétés optiques (couleur, opacité, ….)
les propriétés spécifiques chimiques (anticorrosion, anti-feu, fongicides,…)
la modification de la viscosité, plasticité, élasticité …
le renforcement mécanique du liant.
Les composés volatils
Ils servent à maîtriser la viscosité pour permettre une fabrication et une manipulation aisées
de la peinture.
On peut distinguer :
-
d)
les solvants (qui dissolvent le liant)
les diluants tel que le white-spirit
Les additifs
Ils sont ajoutés en petite quantité et leur rôle est d’apporter une modification à une ou
plusieurs étapes de la fabrication ou de l’emploi de la peinture. Dans cette catégorie entrent :
-
V.
les siccatifs
les épaississants
les agents mouillants, ...
PROCESSUS DE SECHAGE
Le séchage désigne l’ensemble des processus physiques et / ou chimiques qui font passer la
couche de peinture de l’état fluide (liquide généralement) à l’état solide.
-
-
On distingue :
le séchage physique : sans modification chimique des molécules du liant ; il y a simple
évaporation des constituants volatils
le séchage chimique : souvent précédé de l’évaporation des constituants volatils, ce type de
séchage est assuré par une réaction chimique se traduisant par la formation des macromolécules
tridimensionnelles (phénomène de réticulation). On peut y dénombrer quatre catégories de
réaction :

Oxydopolymérisation : se rencontre dans le durcissement des huiles siccatives. Ce
phénomène est spontané au contact de l’air, mais il est souvent nécessaire de le catalyser.

Polycondensation : se réalise à chaud.
Ex : R – COOH + HO – R’
R – NH – CH2OH + R’– OH
R – NH – CH2 – O – CH3 + R’ – OH
R – CH2 OH + HOCH2 – R’


R – COO – R’ + H2O
R – NH – CH2 – O – R’ + H2O
R – NH – CH2 – R’ + HCHO +H2O
R – CH2 – R’ + HCHO + H2O
Polyaddition : peut se réaliser à température ambiante ou par étuvage.
Ex : R – CH – CH2 + H – R’
R – CH – CH2 – R’
O
R – N = C = O + H – R’
OH
R – NH – CO – R’
Polymérisation radicalaire : réaction très rapide une fois déclenchée (température ambiante)
mais l’oxygène de l’air peut inhiber les radicaux libres qui doivent assurer la poursuite de la
réaction.
La réaction peut être provoquée par :

des peroxydes

des rayonnements UV
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
23

VI.
des rayonnements .
LES PEINTURES A L’ HUILE
Toutes les peintures à huile sont constituées de :
- Une huile siccative s’oxydant à l’air ;
- Un fluidifiant ;
- Un siccatif qui favorise l’action oxydante de l’air;
- Une poudre très fine ou pigment.
e)
Les corps gras : la siccativité
Les acides de toutes les huiles siccatives présentent au moins une double liaison. A l’air, certaines
molécules forment des peroxydes (instables), qui, à leur tour oxydent d’autres.
A + O2
AO2
et ensuite
AO2 + A’
AO + A’O
Les 1ères molécules oxydées jouent un rôle catalytique, ce rôle peut être amélioré en ajoutant un
siccatif, catalyseur d’oxydation. La phase suivante comporte l’union des molécules aux molécules géantes
qui, peu à peu, envahissent toute la couche d’huile en y faisant perdre sa fluidité : le séchage est donc une
réaction de polymérisation.
f)
Les huiles siccatives (liants)
On peut citer parmi ces huiles, l’huile de lin et de soja.
En général, ces huiles subissent au préalable une polymérisation partielle par chauffage en récipient
clos, à 200°C, en présence de la pyrolusite (MnO2) ou du minium (Pb3O4). Une huile semi - siccative est
rendue siccative par une réaction de déshydrogénation entraînant la formation de doubles liaisons.
g)
Les fluidifiants
L’essence de térébenthine est le produit le plus employé.
Les constituants essentiels de cette essence sont les acides isomères de la classe des terpènes, de
formule brute : C20H32O8
h)
Les siccatifs
Ces catalyseurs d’oxydation sont généralement :
- Oxydes de Pb : PbO (litharge), Pb3O4
- Borate de Mn
- Oléates divers : Pb, Mn, Co, …
i)
Les pigments
Substances minérales livrées en poudre très fines ou malaxées avec de l’huile de lin et donnant la
couleur de la peinture à huile. Parmi elles, on distingue :
- Les oxydes : ZnO, TiO2 (blancs), Pb3O4 (rouge), CoO2 (vert)
- Les sulfates : PbSO4, BaSO4 (blancs)
- Les sulfures : CdS (jaune), ZnS (blanc)
- Les carbonates : CaCO3 (blanc)
- Les chromates : PbCrO4 (jaune)
- Les aluminates : Al2O3.CoO (bleu)
- Les arsénites : Cu3(AsO3)2 (vert)
VII.
LES VERNIS
Ce sont des sels d’éther cellulosique, de résine naturelle ou synthétique dans un hydrocarbure ou dans un alcool.
Ces solutions s’utilisent au recouvrement des bois, des métaux, …le plus souvent en couches sèches et brillantes
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
24
qui laissent apparaître les détails de la surface recouverte.
A ces solutions peuvent s’ajouter aussi :
Des pigments
Des plastifiants
Des colorants
Des ignifugeants (rendre ininflammable)
Des huiles siccatives (parfois)
Extrait de dictionnaire
peinture nom féminin
I.1. Matière colorante liquide propre à recouvrir une surface, constituée de pigments de couleur dispersés dans un liant fluide
ou pâteux destiné à sécher.
2. Action de recouvrir une surface, un support avec cette matière.
II.1. Art et technique de la représentation, au moyen de peinture, de sujets réels ou imaginaires, ou de la combinaison non
figurative de formes et de couleurs.
2. Œuvre d'un artiste peintre ; tableau.
Ŕ Fam. Ne pas pouvoir voir qqn en peinture, ne pas pouvoir le supporter.
3. Ensemble des œuvres d'un peintre, d'un pays, d'une époque. La peinture hollandaise du XVIIe s.
4. Description, évocation. La peinture des mœurs.
vernis [vrni] nom masculin
(italien vernice)
1. Préparation non pigmentée, composée de liants, de solvants et, éventuellement, de diluants et d'adjuvants, susceptible de
donner, par application en couches minces sur des subjectiles convenablement préparés, des films adhérents et durs,
translucides et brillants. Vernis à ongles.
2. Enduit mince, transparent, souvent fusible et très plombifère, employé pour les articles en terre cuite ou la faïence
commune.
3. Végétal (sumac notamment) qui fournit des sucs servant à préparer du vernis.
Ŕ Vernis du Japon : ailante.
4. Apparence brillante, mais superficielle. Un vernis de culture.
fluidifiant, e adjectif et nom masculin
1. Méd. Se dit de substances qui fluidifient les sécrétions (bronchiques, biliaire, etc.) ou les épanchements.
2. Pétr. Se dit d'un produit pétrolier employé pour diminuer la consistance des bitumes, des peintures ou des boues de
forage.
térébenthine [-bã-] nom féminin
(latin terebinthina)
Résine semi-liquide, tirée du térébinthe (térébenthine de Chio), du mélèze (térébenthine de Venise), du sapin (térébenthine
d'Alsace), du pin maritime (térébenthine de Bordeaux).
Ŕ Essence de térébenthine ou térébenthine : essence fournie par la distillation des térébenthines, qu'on utilise pour
dissoudre les corps gras, pour fabriquer les vernis, délayer les couleurs, etc.
siccatif, ive adjectif et nom masculin
(du latin siccare, sécher)
Se dit d'une matière qui accélère le séchage des peintures, des vernis, des encres.
pigment nom masculin
(latin pigmentum)
1. Substance naturelle colorée produite par les organismes vivants, en partic. végétaux.
2. Substance insoluble dans l'eau et dans la plupart des milieux de suspension usuels, douée d'un pouvoir colorant et
opacifiant élevé, destinée à donner une coloration superficielle au support sur lequel on l'applique.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
25
Chapitre VI : Les Colorants
I.
INTRODUCTION
a)
Le Spectre électromagnétique
La structure de la molécule définit la couleur d’un composé organique. Le Spectre
ElectroMagnétique (SEM) comprend une partie visible (10 -7 < λ < 10-6) et des parties invisibles à l’œil nu.
Ondes radio
Micro-ondes
IR
Visible
UV
X
γ
Long. d’onde
Fréquence
(m)
(Hz)
Gamme des rayonnements électromagnétiques
Lumière blanche à travers un prisme
b)
Blanc = somme de toutes les couleurs
Vert = bleu + jaune
Violet = rouge + bleu
Brun = rouge + jaune + bleu
…
Définitions
Un colorant est une substance qu’on utilise pour colorer ou donner de la teinture et qui possède
deux propriétés spécifiques indépendantes :
- une couleur
- une aptitude à être fixée sur un support (tel que la fibre d’un textile) par des techniques appropriées.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
26
-
Notons qu’une bonne teinture doit :
se fixer solidement sur la fibre afin de ne pas se déteindre au lavage
être stable chimiquement pour résister à l’action de la lumière.
La couleur est une sensation physiologique reçue, par l’intermédiaire de notre œil, de la vision
d’un élément coloré. Elle est fonction de : - la nature de l’objet
- le milieu dans lequel est placé l’objet (type de lumière)
- l’objet de perception (l’état de l’œil)
Les substances capables d’absorber et d’émettre les radiations de la partie visible du SEM sont
dites colorées.
La structure des corps colorés contient toujours un ou plusieurs atomes de C ou d’N non saturés.
Ces groupements polyvalents et non saturés responsables de l’émission ou de l’absorption dans le domaine
du visible sont appelés chromophores.
Certains groupements monovalents sont dits auxochromes : ils augmentent les propriétés
tinctoriales en facilitant la solubilisation des colorants et leur précipitation sur les fibres.
Chromophores et auxochromes forment ensemble les chromogènes, produits qui donnent les
colorants proprement dits.
Exemples des auxochromes courants :
-
II.
─OH ; ─OCH3 ; ─OC2H5 ; ─OCO-CH3 ; ─OCO-C6H5 ; …
─NH2 ; ─NHCH3 ; ─NHCOCH3 ; …
─SO3H ; ─CO2H ; …
MATIERES PREMIERES ET REACTIONS
Ce sont des carbures et dérivés qui donnent lieu à des produits intermédiaires avant l’introduction des
groupements chromophores.
On peut citer les matières premières suivantes :
- Les carbures : benzène, toluène, xylènes, naphtalènes, anthracènes, …
- Les phénols et crésols.
Les réactions à mettre en œuvre sont simples et de 5 types :
1) La nitration
2) La réduction ;
ex : C6H5NO2 + 2 Fe + 4 H2O → C6H5NH2 + 2 Fe(OH)3
3) La sulfonation
4) La fusion alcaline;
ex : C6H5SO3H + NaOH → C6H5OH + NaHSO3
5) L’alkylation ou alcoylation.
III.
CLASSIFICATION DES COLORANTS.
Elle peut se réaliser selon trois considérations principales :
- L’origine
- Le mode de teinture (pour l’industrie textile)
- La nature chimique du colorant
A) Origine :
1) Origine végétale : - indigo (bleu) extrait de l’indigotier
- alizarine (rouge) extrait de la garance
- gaude (jaune) extrait de la gaude
2) Origine animale : - carmin (rouge violacé) tiré de la cochenille
- pourpre (rouge foncé) tiré d’un coquillage
Ces deux catégories constituent les colorants dits naturels qui sont des extraits des plantes et
d’animaux qui, aujourd’hui, sont fortement supplantés par des produits artificiels de synthèse.
Ci-dessous quelques autres exemples de colorants naturels:
- Rouges : carthame, orseille, santal, kermès, …
- Jaunes : safran, quercitron, curcuma, cachou, …
- Bleus : campêche, …
- Noirs : noix de galle, sépia, …
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
27
3) Colorants synthétiques : obtenus par réaction chimique à partir des substances :
- aliphatiques : CH3OH, CH3COOH, …
- cycliques : C6H6 , naphtalène, …
B) Mode de teinture :
Dans l’industrie textile et de manière générale, un colorant est dit substantif ou direct lorsqu’il
teint la fibre sans mordant. Dans le cas contraire, il est appelé adjectif. Mais une subdivision beaucoup plus
détaillée peut être la suivante :
1) Colorants directs ou substantifs : Ils contient un groupe polaire et sont donc absorbés directement sur les
sites polaires des fibres. C’est le cas de :
- colorants acides ou anioniques : sels d’acide carboxylique ou sulfonique.
Ex : jaune Martius utilisé pour le coton
- colorants basiques ou cationiques : sels d’ammonium ou des complexes de ZnCl2 et
d’amine
Ex : rouge Congo utilisé pour le coton
2) Colorants dispensables : Ils sont insolubles dans l’eau mais solubles dans les fibres. L’adsorption est lente
et est améliorée par la température et la pression.
Ex : Amino hydroxy – 4 anthraquinone utilisé pour le dacron
Dacron=téréphtalate de polyéthylène glycol
3) Colorants développables : Ils sont préparés directement sur la fibre par réaction chimique lors de
l’immersion du tissu dans les solutions réactives.
Ex :  naphtol suivi de paranitrobenzène diazonium
4) Colorants pour mordants : Ils sont fixés sur la fibre par l’intermédiaire d’un liant avec lequel il forme des
complexes appelés :  laques 
Ex : Alizarine (dihydroxy 1,2 anthraquinone).
L’opération qui consiste en l’usage des mordants est nommé mordançage.
Pour une même teinture, des couleurs différentes peuvent être obtenues en modifiant la nature de mordant.
Exemples des mordants usuels :
─Al2O3 ; ─Al2(SO4)3 ; …
aluns de chrome
hydroxydes métalliques
tanins ; …
5) Colorants de cuve : Lorsqu’un colorant est insoluble dans l’eau (cas de l’indigo), il est dit de cuve. On
utilise alors son leucodérivé (produit de réduction) dont on imbibe la fibre et on l’expose à l’action
oxydante de l’air. Le pigment se prépare ainsi sur le tissu-même.
Leukos (du grec) = blanc
Exemple :
O-H
O
O
O-H
Hydroquinone (non coloré)
O
Quinone (coloré)
Leucodérivé
C) Nature chimique :
1) Les colorants nitrés
Leur utilisation est assez réduite.
- Chromophore : ─NO2
- Auxochromes : OH, NH2
- Caractéristiques :
 Ils sont jaunes ou jaunes orangés ; la couleur est donnée par la forme quinonique
 Ils sont insolubles dans l’eau, solubles dans les solvants organiques
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
28
-
 Leurs dérivés sulfonés sont solubles dans l’eau
 Ils sont utilisés dans la teinture de la soie et de la laine.
Exemples :
 Acide picrique : 1-hydroxy 2,4,6 -trinitro, benzène
 Jaune Martius : 2,4-dinitro α-naphtol (surtout pour les pâtes alimentaires)
 Jaune naphtol OS ou Citronine A : dérivé 7-sulfoné de Jaune Martius (soie et
laine)
 Aurantia
: hexanitro diphénylamine (cuir et soie), il est explosif !
2) Les colorants nitrosés
-
Auxochrome : ─OH
Chromophore : ─C═N─(OH)
colorée
─C═O
─OH
─N═O
forme incolore
-
═O
═N─OH
forme colorée
Caractéristiques :
 Ils donnent souvent des complexes métalliques nitrés dont la couleur est fonction
de l’élément complexé.
Ex : Fe : vert
Ni, Co, Cr, Cu : jaune orangé ou brun
3) Les colorants azoïques
Ces colorants sont intenses.
- Chromophore : ─N═N─
- Auxochromes : OH, OCH3, OC2H5, NH2, …
- Exemples :
O ─N═N─ O
─OH →
O ─N─N═
═O
H
forme colorée
forme incolore
-
Caractéristiques :
 Coloration grenat (rouge sombre)
 Ces composés peuvent être mono, di ou polyazoïques, carboxylés, sulfonés,
aminés, ou hydroxylés.
-
Mode ou réaction de production :
 diazotation
 copulation (accouplement) avec les phénols, naphtols, …
4) Les colorants thiazoliques
-
Chromophore : ─N═C
═N
Dérivés qui se rattachent au cycle
-
═
Caractéristiques :
 Ces composés sont jaunes, substantifs et aux propriétés basiques.
 Ils résistent à l’oxydation et à la lumière.
5) Les colorants indigoïdes
-
Chromophore : ─CO
C═
-
S
Caractéristiques :
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
29
 Les colorants indigoïdes sont des substances dont le chromophore est lié, en
position ortho, à des noyaux C6H5, C10H7, C14H9, …par l’intermédiaire d’un
groupement divalent NH ou d’un atome de S, rappelant ainsi la structure de
l’indigo :
CO OC
C ══ C
N
N
H
H
6) Les colorants dérivés du phényl méthane (toluène)
-
Chromophore : ─C─
ou ─C═
NH
NH2
-
Auxochromes : ─NH(CH3)
─N (CH3)2
-
Caractéristiques :
 Ces composés sont jaunes et aux propriétés basiques. Ex : les Auramines.
 Ils sont utilisés dans la teinture du papier, du coton (mordancés au tanin), des
soies artificielles, du cuir et du bois.
7) Les colorants dérivés du xanthène
C6H4
CH2
O
C6H4
-
Chromophore : ═C─O─C═
═C─C═C─
-
Auxochromes : OH, NH2
8) Les colorants dérivés de l’anthraquinone
-
Chromophore : ─C─
O
-
Auxochromes : OH, NH2 , NHR, NR2, NO2, …
-
Exemples :
 Alizarine
OH
CO
OH
CO
 Anthrapurpurine
OH
OH
CO
OH
CO
 flavopurpurine
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
30
OH
CO
OH
-
OH
CO
Caractéristiques :
 Ces composés sont rouges à rouge violet sur mordant de Fe, d’Al ou de Cr.
Extrait de dictionnaire
spectre nom masculin
(latin spectrum)
I. 1. Apparition fantastique et effrayante d'un mort ; fantôme.
2. Fam. Personne hâve et maigre.
3. Représentation effrayante d'une idée, d'un évènement menaçants. Le spectre de la guerre, de la famine.
II. 1. Phys. Ensemble des radiations monochromatiques résultant de la décomposition d'une lumière complexe et, plus
généralement, répartition de l'intensité d'une onde (acoustique, électromagnétique), d'un faisceau de particules, en fonction de
la fréquence, de l'énergie.
Ŕ Spectre acoustique : répartition de l'intensité acoustique en fonction de la fréquence.
Ŕ Spectre d'émission : spectre du rayonnement électromagnétique émis par une source convenablement excitée (flamme, arc
ou décharge électriques, étincelle).
Ŕ Spectre magnétique, électrique: dessin des lignes de force d'un champ magnétique ou électrique, obtenu en répandant de
la limaille de fer, des particules conductrices dans un plan où règne ce champ.
Ŕ Spectre d'absorption : spectre obtenu en faisant traverser à un rayonnement continu en fréquence une substance qui
absorbe certaines radiations caractéristiques de cette substance.
Ŕ Spectre atomique, moléculaire : spectre du rayonnement émis par excitation des atomes (spectre de raies), des molécules
(spectre de bandes).
2. Méd. Ensemble des bactéries sensibles à un antibiotique.
3. Math. Spectre d'une matrice : ensemble des valeurs propres de cette matrice.
onde nom féminin
(latin unda)
I.1. Mouvement de la surface de l'eau, d'un liquide qui forme des rides concentriques qui se soulèvent et s'abaissent à la
suite d'un choc.
2. Litt. Eau de la mer, d'un lac, etc.
3. Ligne, dessin présentant des sinuosités, des cercles concentriques.
II. 1. Modification de l'état physique d'un milieu matériel ou immatériel qui se propage à la suite d'une action locale avec une
vitesse finie, déterminée par les caractéristiques des milieux traversés.
Ŕ Onde ou oscillation amortie, dont l'amplitude décroît régulièrement (par opp. à oscillation entretenue).
Ŕ Onde stationnaire : phénomène d'interférence dû à la superposition de deux vibrations de même fréquence et de même
amplitude.
Ŕ Phys. Fonction d'onde: fonction caractérisant l'état d'un quanton et dont le carré du module représente la densité de
probabilité de présence du quanton.
Ŕ Ondes mécaniques, qui se propagent par vibration de la matière.
Ŕ Onde de choc.
a. Surface de discontinuité des vitesses due à la compression de l'air aux grandes vitesses et qui se crée dans les régions
où la vitesse d'écoulement dépasse celle du son. (Tout mobile se déplaçant à une vitesse supersonique crée une onde de
choc.)
b. Répercussion, conséquence de qqch, le plus souvent fâcheuse.
Ŕ Ondes électromagnétiques, qui se propagent dans le vide, sans support matériel.
Ŕ Longueur d'onde : distance minimale entre deux points consécutifs de même phase d'un mouvement qui se propage en
ligne droite; fig., fam. Être sur la même longueur d'onde : se comprendre, parler le même langage.
Ŕ Ondes métriques, dont la longueur est comprise entre 1 et 10 m (fréquences de 300 à 30 MHz, dites très hautes
fréquences ; abréviation: T. H.F. ou, anglic., VHF).
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
31
Ŕ Ondes décamétriques (ou ondes courtes ), dont la longueur dans le vide est comprise entre 1 et 10 décamètres
(fréquences de 30 à 3 MHz, dites hautes fréquences ; abréviation: H. F.).
Ŕ Ondes hectométriques (ou ondes moyennes, ou petites ondes ), dont la longueur dans le vide est comprise entre 1 et 10
hectomètres (fréquences de 3000 à 300 kHz, dites moyennes fréquences ; abréviation : M. F.).
ŔOndes kilométriques (ou ondes longues, ou grandes ondes ), dont la longueur dans le vide est comprise entre 1 et 10
kilomètres (fréquences de 300 à 30 kHz, dites basses fréquences ; abréviation
: B. F.
).
Ŕ Onde porteuse : onde électromagnétique de haute fréquence, employée pour la transmission des signaux par modulation
d'amplitude ou de fréquence.
2. Ondes Martenot : instrument de musique électronique à clavier, qui transforme des oscillations électriques en oscillations
mécaniques dans un haut-parleur.
ondes pluriel
Les ondes : la radio, les émissions radiodiffusées (parfois aussi : la radio et la télévision).
NB :
On distingue les ondes mécaniques (ondes sonores, vagues dans un liquide), qui se propagent par vibration de la matière, et
les ondes électromagnétiques, qui se propagent en dehors de tout support matériel, dans le vide. Les ondes sonores ont
des fréquences (nombre de vibrations par seconde) comprises entre 20 et 20000 Hz; les ultrasons ont des fréquences plus
élevées, les infrasons des fréquences plus basses. Par ordre de fréquences croissantes, les ondes électromagnétiques
comprennent les ondes radioélectriques (à partir de 30 kHz), l'infrarouge, la lumière visible (de 37 . 1013 à 75 . 1013 Hz),
l'ultraviolet, les rayons X, les rayons  (au-delà de 1019 Hz) et les rayons cosmiques. À partir de l'ultraviolet, les rayonnements
de haute fréquence ont une action biologique.
leucocyte nom masculin
(grec leukos, blanc, et kutos, cavité)
Globule blanc du sang et de la lymphe, assurant la défense contre les micro-organismes. (Chaque millimètre cube de sang en
contient de 5000 à 8000, qui se distribuent environ en 65 p.100 de polynucléaires et en 35 p.100 de mononucléaires.)
laque nom féminin
(mot arabe, du sanskrit)
1. Gomme-résine rouge-brun, fournie par plusieurs plantes d'Orient de la famille des anacardiacées ; vernis noir ou rouge
préparé, en Chine surtout, avec cette résine.
2. Matière alumineuse colorée, employée en peinture.
3. Produit qui, vaporisé sur la chevelure, la recouvre d'un film qui maintient la coiffure.
4. Vernis à ongles non transparent.
garance nom féminin
(du francique)
Plante herbacée dont une espèce était cultivée autrefois dans le Midi pour sa racine, qui fournit l'alizarine, substance
colorante rouge. (Famille des rubiacées.)
adjectif invariable
De la couleur rouge vif de la garance. Les pantalons garance des soldats de 1914.
orseille nom féminin
(catalan orcella)
1. Lichen d'une espèce répandue sur les côtes rocheuses de la Méditerranée.
2. Colorant tiré de ce lichen, utilisé en teinture.
pourpre nom féminin
(latin purpura)
1. Matière colorante d'un rouge foncé, tirée autrefois d'un coquillage.
2. Étoffe teinte en pourpre.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
32
Ŕ Litt. Dignité impériale, dont la pourpre était autrefois la marque.
Ŕ La pourpre romaine: la dignité de cardinal.
gaude nom féminin
(germanique walda)
Herbe bisannuelle appelée aussi herbe jaune, dont on extrayait une teinture jaune. (Haut. jusqu'à 1,50m ; famille des
résédacées.)
safran nom masculin
(arabe zafarn)
Crocus cultivé pour ses fleurs, dont le stigmate fournit une teinture jaune et une poudre servant d'assaisonnement ; cette
teinture ; cette poudre.
Ŕ Safran des prés: colchique.
adjectif invariable et nom masculin
Jaune-orangé.
quercitron nom masculin
(latin quercus, chêne, et citron)
Chêne vert de l'Amérique du Nord, dont l'écorce fournit une teinture jaune.
cachou nom masculin
(portugais cacho, du tamoul ksu)[pluriel cachous]
1. Substance astringente extraite de la noix d'arec; pastille aromatique parfumée avec cette substance.
2. Substance extraite du bois d'un acacia de l'Inde et employée en tannerie.
indigo [digo] nom masculin
(mot espagnol)
1. Matière colorante qui, dans sa forme première, est d'un bleu légèrement violacé. (Elle est extraite de l'indigotier, ou
obtenue par synthèse.)
2. Couleur bleu foncé légèrement violacé.
adjectif invariable
Qui est d'une couleur bleu foncé légèrement violacé. Des robes indigo.
campêche nom masculin
(de Campeche, ville du Mexique)
1. Bois lourd et dur, riche en tanin, d'un arbre de l'Amérique tropicale du genre hœmatoxylon. (Famille des césalpiniacées.)
2. Matière colorante extraite de ce bois.
galle nom féminin
(latin galla)
Excroissance produite chez les végétaux sous l'influence de certains parasites (insectes, champignons).
Syn.: cécidie
Ŕ Noix de galle : excroissance des feuilles et des jeunes pousses du chêne, riche en tanin, qui se forme autour de l'œuf et
de la larve d'un hyménoptère, le cynips.
tanin ou tannin nom masculin
(de tan)
Substance amorphe contenue dans de nombreux végétaux (écorce de chêne, de châtaignier, noix de galle, etc.), qui rend
les peaux imputrescibles, employée dans la fabrication des cuirs. (Les tanins fournissent aussi des encres.)
sépia nom féminin
(italien seppia)
1. Liquide sécrété par la seiche.
2. Matière colorante brune, autrefois faite avec la sépia de seiche, utilisée pour le dessin et le lavis.
Ŕ Dessin exécuté à la sépia.
adjectif invariable
De la couleur de la sépia. Encre sépia.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
33
seiche nom féminin
(latin sepia)
Mollusque marin voisin du calmar, à flotteur interne (os), dont la tête porte des bras courts munis de ventouses et deux
grands tentacules, et qui projette un liquide noir (sépia) lorsqu'il est attaqué. (Long. environ 30cm ; classe des
céphalopodes.)
Chapitre VII : Les Polymères
I.
DEFINITIONS
a)
b)
c)
II.
Le polymère : Matériau composé d’une répétition d’unités relativement simples appelées monomères.
Exemple : Amidon, cellulose, … : polysaccharides constitués d’un grand nombre de molécules de glucose
Caoutchouc naturel : l’unité de base est l’isoprène, de structure ci-après : CH2 = C – CH = CH2
⌡
CH3
Le plastique : On nomme plastique un grand groupe de matières solides composites, en grande partie organique, à
base de résines synthétiques ou polymères naturels modifiés et possédant une résistance mécanique
appréciable.
Le caoutchouc : Un caoutchouc est une matière, à température ambiante, capable d’être étirée au moins au double
de sa longueur initiale et de reprendre ensuite, rapidement et énergiquement, sa longueur.
Après vulcanisation, il doit pouvoir conserver une dimension et une forme données.
CLASSIFICATION DES PLASTIQUES
Les plastiques se subdivisent en deux groupes : les matières Thermoplastiques et les matières
Thermodurcissables.
a)
Les thermoplastiques (T.P)
Elles se ramollissent une fois puis, après durcissement, peuvent se ramollir à nouveau suite à l’application de la
chaleur et se redurcir au refroidissement.
b)
Les thermodurcissables (T.D)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
34
Elles se ramollissent une fois d’une façon irréversible lorsqu’on leur applique une chaleur suffisante (cuisson).
Après être cuites, elles deviennent insolubles dans presque tous les solvants.
c)
III.
Remarque
Il faut noter que les caoutchoucs constituent une classe intermédiaire entre les T.P. et les T.D. ils sont
thermoplastiques pendant le formage mais sont transformés par la cuisson ou la vulcanisation après formage, en un
produit intermédiaire élastique ou caoutchouteux, et en prolongeant cette cuisson on peut obtenir un matériau
presque T.D.
LES REACTIONS DE POLYMERISATION
Soit un monomère fonctionnel f = 1 représenté par O. Le seul type de composé qui peut se former entre
deux molécules est O -- O.
Exemple : CH3CH2OH + CH3CO2H
→
CH3CO2CH2CH3 + H2O
Si on prend un monomère de f = 2, la réaction peut alors se poursuivre pour donner des molécules à
chaînes longues :
Exemple : n (HOOC-CH2-COOH) + n (OH-CH2-CH2-OH)
( O=COCH 2-CO2-CH2CH2 …)n + 2n H2O
Acide malonique
Ethylène glycol
polyester
Remarque : une double liaison réactive possède une fonction f = 2
Les réactions de polymérisation se classent en deux grands groupes, suivant le type de réaction
chimique qui se produit, à savoir l’addition ou la condensation (élimination) :
1. Polymérisation par addition
Le produit final obtenu par addition d’un certain nombre de substances simples à double liaison est sans
tête. Les polymères sont thermoplastiques et, à l’exception des composés fluorés, les monomères comportent
toujours le groupement CH2
= C – R1 R2 , sauf dans les cas de
F2 C = CF2 , CF2 = CClF
Exemple : n CH2= CH2
-(CH2-CH2)nLa formule générale : CH2
Comme technique de polymérisation, il existe quatre types ou méthodes de polymérisation par
addition :
a. Polymérisation en masse







Le plus simple des procédés
Exigeant uniquement un monomère pur, avec ou sans catalyseur
On agite normalement le mélange dans un grand réacteur, avec ou sans chauffage
Le produit final est pur, d’excellente couleur
Coût peu élevé, dû uniquement au monomère
Les réactions de polymérisation par addition étant exothermiques, les grandes quantités de réactifs non
dilués posent un grave problème d’évacuation ou de dispersion de la chaleur
L’agitation devient difficile avec l’augmentation de la viscosité, puis impossible, rendant la réaction limitée.
b. Polymérisation en solution





Le monomère et le catalyseur sont dissous dans un solvant inerte
Chauffage et agitation de la solution moins difficiles et polymérisation en continu possible
Coûts très élevés dus à l’emploi de grandes quantités de solvants coûteux
Le polymère obtenu est moins pur (les solvants peuvent se retrouver dans les polymères)
Le polymère étant soluble dans le solvant, il est difficile et coûteux de l’éliminer complètement (ex de
polymères en solution : les enduits de surface et les produits d’imprégnation).
c. Polymérisation en émulsion



Le milieu continu est d’habitude de l’eau, le monomère étant dispersé au lieu d’être dissous
Le polymère obtenu est insoluble dans le milieu et précipite au fur et à mesure qu’il se forme
Les catalyseurs sont solubles dans le milieu de dispersion
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
35




On ajoute des agents émulsionnants (sels de Na et de K des acides gras) pour stabiliser l’émulsion
Le précipité est lavé pour éliminer les agents émulsionnants (lavage non total : impuretés)
On élimine facilement la chaleur par l’eau
Le produit obtenu est à poids moléculaire relativement élevé
d. Polymérisation en suspension






Le monomère est mis en suspension dans le milieu de support (eau)
Le catalyseur est soluble dans le monomère
Mélange et agitation : le monomère se retrouve en fines gouttelettes avec le catalyseur
Ajout d’ un stabilisateur (méthylcellulose, amidon, …)
Le polymère, après lavage, est sous forme de petites perles. Ce procédé ressemble à "de petites
polymérisations en masse" avec la facilité de dissipation de chaleur
Le poids moléculaire des polymères est assez élevé.
2. Polymérisation par condensation
C’est une polycondensation, elle se produit par interaction d’un ou de plusieurs composés avec
élimination d’un corps simple tel que : eau, ammoniac(que), HCl, … : polyamides, polyesters,
phénolformaldéhydes,…
Les réactions de polycondensation peuvent donner des produits TP ou TD.
Exemple : phénolformaldhéhyde
TD
Polyamides
polycondensats TP
Le sous produit de la polycondensation (H2O, HCl,…) peut établir un équilibre s’il n’est pas éliminé, la
réaction peut ainsi s’arrêter avant d’obtenir un produit utilisable (commerçable).
Remarque : la Copolymérisation
La copolymérisation est une polymérisation d’addition qui se produit entre deux ou plusieurs
monomères différentes, le produit obtenu ayant des propriétés différentes de celles du mélange de polymères
obtenus mécaniquement.
Certains corps, quelles que soient les conditions, ne se polymérisent pas mais donnent des copolymères
avec d’autres corps :
Exemple :
Anhydride maléique
(pas de polymérisation)
la copolymérisation peut également se faire en greffant des chaînes secondaires sur un polymère déjà
fait. Cette fixation se fait sur des points activés de la molécule.
IV.
ETUDES DE QUELQUES POLYMERES
A. LES THERMOPLASTIQUES
Les polymères thermoplastiques sont ceux dont la structure est linéaire, ne présentant pas des liens parallèles entre
les molécules polymérisés. Parmi ces composites, on peut citer :
 Les polyoléfines
 Le PVC et ses copolymères
 Le polystyrène et ses copolymères
 Les polyamides
 Les polyacryliques
 Les polyfluorocarbonés
 Les polychlorés
 Les polyacétals
 Les polycarbonates.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
36
1)
Les polyoléfines
l’usage a rendu le terme polyoléfines synonyme de polymères et copolymères de l’éthylène et du propylène. Il existe
cependant d’autres polyoléfines importants obtenus à partir de :
 l’iso butylène
 l’iso propylène
bien qu’il existe aujourd’hui toute une variété de polyéthylènes (P.E) grâce à la copolymérisation, on distingue deux
types de polyéthylènes :
 le PE basse densité : ramifié
obtenu à haute pression : +/- 1055 à 2110 kg/cm²

le PE haute densité : linéaire
obtenu à basse pression : < 35 kg/cm²
Une autre propriété importante liée à la structure de la molécule est la cristallinité. Les zones où les chaînes du
polymère sont parallèles sont cristallines et les zones désorganisées sont amorphes. Ainsi, la ramification tendra à diminuer la
cristallisation du polymère. D’où le PE basse densité a une cristallinité de l’ordre de 55 à 70% tandis que le PE haute densité
a une cristallinité variant entre 75 et 95% .
a)
Structure du P.E
─(CH2 -- CH2 )n ─ pour le polymère basse pression ou polymère haute densité.
Dans le cas du polymère haute pression, on a une structure ramifiée,
Ex :
On remarque la présence du groupement –CH3 terminal qui peut être un moyen d’identification des PE.
b)

Matière première (préparation du monomère)
H2 SO4 Conc.
1. En laboratoire : C2H5OH



CH2 == CH2
+ H2 O
difficulté de récupération de l’acide
remplacement par de l’acide phosphorique ou p. sulfonique de toluène avec A12O3
350°C (récupération par cristallisation)
2. En industrie : On utilise le cracking :
 le propane
CH2 == CH2 + CH4
 les huiles légères issues de la raffinerie du pétrole
Dans les deux cas, les impuretés à éliminer sont O2 et acétylène.
c)
Préparation du polymère (en masse)
La différentiation principale réside dans l’utilisation des différents catalyseurs :

1. Procédé à haute pression
 Pression
: 1000 à 3000 atm.
 Température : 100 à 300°C
 Catalyseurs : O2 (0,05 à 0,06% ), composés organiques tels les peroxydes, les alkyls métalliques,
les composés azoïques, …
 Ci-dessous le schéma de la polymérisation sous haute pression du CH 2CH2 :
O2
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
37
200°C
CH2═CH2
Polymérisation
300 atm
200 atm
100°C
Séparateur
Purification
(Phase gaseuse)
1ére Extrudeuse
Purge pour éviter l’accumulation
des radicaux peroxydes.
2ème Extrudeuse
Boudineuse
pigments
Polymère non coloré
Coloration
Boudineuse

d)
Polymère coloré
2. Procédé à basse pression:

Méthode de ZIEGLER et NATTA :

Pression : +/- atmosphérique

Catalyseur : composés organo-métalliques Al(R)3. Le catalyseur est en suspension dans un
hydrocarbure liquide

Température : 50 à 75°C

Le polymère est récupéré en granules

Méthode PHILLIPS :

Pression : 28 à 35 kg/cm²

Catalyseur : CrO3 réduit sur alumine

Température : 100 à 175°C

Milieu : C6H12

Le polymère est récupéré en solution à 10%
Propriétés du polymère
les propriétés du polymère dépendent de plusieurs facteurs :



la constitution chimique
le poids moléculaire
le degré de cristallinité (densité)
Les polymères à densité élevée ont :
 un point de ramollissement élevé ;
 une rigidité et une dureté superficielle plus grandes ;
 une moindre résistance aux chocs.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
38
Exemple :
 Point de ramollissement P.E basse densité : 85 à 87°C (< vapeur d’eau)
 Point de ramollissement P.E haute densité : 127°C
Les P.E résistent en général à la plupart des produits chimiques, sauf les acides oxydants, les halogènes
libres et certains cétones.
A température ambiante, ils sont insolubles dans tous les solvants. Cette solubilité dans les HC et les HC
chlorés augmente brusquement avec l’élévation de la température.
e)
Usage
Le PE est un polymère polyvalent :
 Tuyauterie
 Feuilles à usage multiple
 Produit moulés : seaux, bidons, bols, baignoires,…
 Polymère d’enduction (emballage…)
 Sacs d’emballage domestique, construction, horticulture, agriculture,…
2)
Le chlorure de polyvinyle ou polychlorure de vinyle : PVC
Le PVC et ses copolymères constituent une famille connue sous le nom de Vinyles. Dans cette famille, on
retrouve :
 Le PVC
 Les copolymères tels que l’acétate de polyvinyle et le chlorure de polyvinylidène
 Le polymère du chlorure de polyvinylidène, …
a)


Source du monomère
Addition directe :
CH≡CH + HCl
Chloruration de l’éthylène :
CH2═CH2 + Cl2
CH2Cl --CH2Cl

b)
CH2═CHCl
CH2Cl --CH2Cl (purifié et séché)
Four à pyrolyse, HCl
Chlorure de vinylidène :
CH2═CH2 + 2 Cl2
CH2Cl --CHCl2

Cat. (HgCl2)
CH2═CHCl + HCl
CH2Cl --CHCl2 + HCl
CaO, Pyrolyse,
Acétate de vinyle :
CH3COOH + CH≡CH
HgSO4, H2SO4
CH2═CCl2 + CaCl2 + H2O
CH3—CO--CH═CH2
O
Polymérisation
la polymérisation s’effectue suivant le procédé à radical libre, les radicaux libres étant fournis par la
décomposition d’un initiateur :
R – R’
R. + R’.
R. + CHCl ═ CH2
R—CHCl—CH2.
R—CHCl—CH2. + CHCl ═ CH2
R—CHCl—CH2—CHCl—CH2.…
Les méthodes principales de production du PVC sont la suspension et l’émulsion. Les autres méthodes
sont aussi utilisées, mais moins fréquemment.
c)
Structure
Polymères essentiellement amorphes, ne cristallisant pas. La structure de base est la suivante :
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
39
Cl
H
C
C
CH2
C
CH2
H
Molécule assez polaire
CH2
Cl
Cl
d)
Usages importants

Produits inertes aux agents chimiques : matériau divers (tubes, barres et feuilles) destiné aux usines des
produits chimiques pour éviter la corrosion ;
Bandes transporteuses, en PVC, de charbon en remplacement du CTC inflammable ;
L’enrobage des fils et câbles électriques est parmi les applications les plus importantes du PVC, surtout
que le polymère est produit en plusieurs couleurs ;
Le copolymère avec l’acétate donne des disques "longue durée" et incassables en remplacement du disque
en gomme laque ;
Revêtement des planchers et bâtiments publics, …




3)
H
Les polyamides
les polyamides sont des polymères T.P synthétiques connus sous le nom de Nylons. Ils sont les produits de
condensation des diacides et des diamines.
Les nylons les plus connus sont :

nylon 6, 6 : - Acide adipique : 6 atomes de C
- hexaméthylène diamine : 6 atome de C

nylon 6, 10 : - hexaméthylène diamine
- acide sébacique : 10 atomes de C

le polyamide préparé à partir d’un dérivé de l’acide ω - amino-caproïque (le caprolactame), c’est le Perlon
ou nylon 6
O
OH
NH — C
NH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
a)
C
+ H2O
- H2O
CH2
CH2
CH2
ε – caprolactame

O
acide ω – amino - caproïque
le polyamide préparé à partir de l’acide ω – amino-undécanoïque (extrait de l’huile de ricin), c’est le Rilsan
ou nylon 11
Réaction de polymérisation (polycondensation)

Nylon 6, 6 :
OH

O
Phénol
OH
O
Déshydrogénation
catalytique
+ 3 H2
Cyclohexanol
Ac.nitrique
V ou Cu
Cyclohexanone
O
Acide adipique
O
NH3 (350°C)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
HOOC-(CH2)4-COOH
Cu/Co (125-600°C)
Page
40

HOOC-(CH2)4-COOH
H2N-C-(CH2)4-C-NH2
Pression atmosphérique
NH2-(CH2)6-NH2
Hexaméthylène diamine
CH3OH(Bouillant)
NH2-(CH2)6-NH2 + HO2C-(CH2)4-CO2H
NH2-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO2H + H2O
Sel de Nylon
n[NH2-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO2H]

Chauffage (280°C)
-[-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n- + H2O
Réaction en deux phases
Utilisation des quantités équimolaires dans la première phase
Atmosphère non oxydante (N2) pendant le chauffage
Masse moléculaire : ≈ égale à 15.000
Réactif de blocage pour arrêter la polycondensation (exemple : acide acétique)
Nylon 6 :
O
NH — C
n
CH2
CH2
CH2
CH2
---NH—C—(CH2)5---
Chauffage
(250°C)
O
n
CH2
b)
H2O comme catalyseur
Milieu exempt d’O2 (N2)
Structure
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
NH
CH2
CH2
CO
CH2
CH2
CO
CH2
NH
Les liaisons "hydrogène" possibles dues à la présence des groupements polaires amides
augmentent la cristallinité des polyamides.
CH2
CH2
N
CH2
CH2
CO
CH2
H
Axe des fibres
H
CH2
CH2
CH2
N
CO
CH2
CH2
La chaîne hydrocarbonée "dilue" les liens hydrogène de telle sorte que si cette chaîne est
longue, le point de ramollissement du polyamide est bas.
Exemple : - Nylon 6, 6 : point de ramolissement = 265°C
- Nylon 6,10 : point de ramolissement = 220°C
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
41
c)






d)





4)
Propriétés
Température de fusion supérieure aux températures de fusion de la plupart des matériaux
thermoplastiques ;
Solides à grande résistance à la traction et à l’abrasion ;
Modification des propriétés due au remplacement des groupements polaires (NH) ;
Subissent très peu le fluage (déformation lente due au temps,…) ;
Inertes aux réactifs minéraux, mais attaqués par :
- les agents oxydants(H2O2, détergents chlorés … )
- les acides minéraux concentrés, à température ambiante
- quelques acides organiques : acide formique à 90 %
acide acétique glacial qui provoque un gonflement et ensuite
une dissolution ;
Aux températures élevées les nylons sont oxydés et deviennent jaunes et cassants.
Usages importants
Film qui sert dans l’emballage des produits alimentaires (avec cuisson possible) ;
Enduits : collages divers ;
Encre d’imprimerie sur papier, sur P.E, sur cellulose régénérée, … ;
Pièces moulées à grande résistance à la traction et à la température ;
! L’application la plus importante est sans doute l’utilisation des nylons en tant que fibres synthétiques :
- vêtements
- cordage : fils divers,…
- imperméables, rideaux de salle de bain, …
Les polyacryliques ou polyacryles
a)
Introduction
CH2=CH-CO2H
CH3
CH2=C-CO2H
Les acides propénoïque ou acrylique et 2 méthyl propénoïque donnent des résines synthétiques
TP appelées polyacryles ou polyacrylates et polymétacrylates, à ne pas confondre avec les polyesters, TD.
b)
Types de polymérisation
Le polymère obtenu à partir du métacrylate de méthyle est sans doute le plus important. La
polymérisation se fait suivant les cinq méthodes fondamentales, à savoir :
-
En masse
En solution
En émulsion
En suspension
En granulés
Ce dernier procédé, utilisé dans la fabrication des poudres à mouler, est une variante de la
suspension en utilisant :
- une petite quantité d’eau ;
- un peu de lubrifiant ;
- un catalyseur soluble dans l’eau ou dans le monomère.
Pendant la polymérisation, il y a formation de particules granulaires floconneuses. Il n’ y a pas ajoute
d’agents émulsionnants ou colloïdes protecteurs, le produit est donc très pur.
c)
Propriétés
Elles sont multiples suivant le type de monomère utilisé.
Exemples :
Type
T° de ramollissement
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
Résistance à la traction
42
méthacrylate de polyméthyle
méthacrylate de polybutyle
125°C
33°C
633 kgf/cm²
70 kgf/cm²
Le polyméthacrylate de méthyle a :
- une excellente transparence ;
- une très bonne transmission de la lumière (+ 92%) ;
- une bonne résistance aux agents extérieurs ;
- une meilleure qualité quand coulé qu’extrudé ;
- il se ramollit progressivement et n’a pas de palier de fusion ;
- il est soluble dans la plupart des cétones, des esters, des hydrocarbures aromatiques et
chlorés ;
- et gonfle au contact de l’éther.
Les polyacrylates de méthyle et les polyméthacrylates de méthyle présentent des différenciations ciaprès :
- Le méthacrylate est le plus stable (vieillissement et décoloration) ;
- Le méthacrylate est moins absorbant (eau) ;
- Le méthacrylate n’est plus acide alors que l’acrylate est plus acide ;
- Le méthacrylate résiste à l’hydrolyse alcaline tandis que l’acrylate donne le sel de
sodium de l’acide acrylique soluble dans l’eau
d)
Applications
Elles sont nombreuses :
- En feuille :
 vitrage divers
 Toiture
 Enseignes et autres articles publicitaires
 Dans le domaine domestique : baignoire et cuvettes hygèniques à
plusieurs coloris, …
- Divers articles :
 Verres incassables
 Verres de contact
 Les yeux artificiels
 Des prothèses dentaires, …
-
-
Emulsions acryliques :
 Industries textiles
 Enduits
 Colles
 Peintures
 Cirages de plancher,…
Matières acryliques diverses :
 Caoutchoucs acryliques
 Fibres acryliques
 Copolymères divers …
B. LES THERMODURCISSABLES
Lorsqu’un monomère est de fonction 3 et qu’il se combine à un autre de fonction = 2 ou 3, il s’en suit une structure
tridimensionnelle dont la caractéristique principale est la thermodurcissabilité que nous avons expliquée précédemment.
Un thermodurcissable subit une réticulation à cause d’une élévation de température et puis ne peut plus se ramollir.
Après la réticulation, le seul effet de la température est une décomposition.
Parmi les matières TD les plus importantes, on peut citer :
 les phénoplastes
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
43





1)
Les aminoplastes
Les polyesters
Les polyuréthanes
Les silicones
Les résines époxydes
Les phénoplastes (Bayer, Baekeland)
a) Matières premières
1. Le phénol
-
cristaux blancs de T° de fusion = 41°C
utilisation : 90 % de phénol et 10 % de ortho-crésol ou respectivement 80 et 20 %
obtenu à l’état naturel (à partir du goudron de houille)
obtenu à l’état de synthèse par la sulfonation du benzène ou par les procédés Raschig
(1) et au Cumène (2)
Cl
OH
Catalyseur (Cu/Fe)
(1)
O
+ HCl + ½ O2 (air)
Catalyseur (SiO2)
O
200 – 230°C
+ H2O
O
+ HCl
500°C
CH3
(2)
O
+ CH2=CH—CH3
Catalyseur
Oxydation
O
O
O—O--CH
CH3
CH
Peroxyde
H
+
CH3 CH3
OH
Cumène
O
O
+ CH3—C—CH3
2. Le formaldéhyde
- gaz que l’on peut liquéfier et qui bout à -19°C
- préparé par oxydation catalytique contrôlée du méthanol
- pour la fabrication des résines, on utilise des solutions aqueuses de 35 à 40 % en poids
de formaldéhyde (HCHO), le formol.
b)
Fabrication des résines
1. On mélange :
- le phénol
- le formaldéhyde en excès
- un catalyseur basique (ammoniaque ou soude)
On obtient des résines simples à groupements méthylols, -CH2OH, les RESOLS.
Lors du chauffage, il y a condensation sans addition d’agents durcissants.
2. On mélange :
- le phénol en excès
- le formaldéhyde
- un catalyseur acide
On obtient des résines doubles sans groupements méthylols, les NOVOLAQUES.
Elles sont incapables de se condenser sans addition d’agents durcissants comme l’héxaméthylène
tétramine, le paraformaldéhyde,…
La cuisson finale ou durcissement thermique est considérée comme une condensation plus
poussée pour obtenir la structure ci-après :
OH
OH
CH2
CH2
OH
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
44
CH2
CH2
OH
CH2
CH2
OH
c)
Usages importants
-
2)
OH
Poudres à mouler : téléphonie, volants, tableaux de bord, rotors des pompes, sièges des toilettes,
interrupteurs électriques, …
Emulsions : colles phénoliques pour le bois, le papier, les tissus, …
Mousses phénoliques,…
Les aminoplastes
a)
Matières premières
1. L'urée : H2NCONH2, produit obtenu de deux manières différentes :
CO2 + 2 NH3
135-195°C (70 – 230 atm)
CaCN2 + H2SO4
H2O
CaSO4 + NH2CN
Cyanamide calcique
2. La mélanine
CO(NH2)2 + H2O
Cyanamide
H2NCONH2
N
H2N-C
C-NH2
N
N
2, 4, 6 – triamino 1, 3, 5 triazine
CaC2
N2 (800°C)
C
NH2
CaO + C
CaCN2
Hydrolyse, H2SO4 dilué
NH2CN
Cyanamide
400°C NH3
C3H6N3
Mélanine
3. La thiourée : H2NSCNH2
NH2CN + C
4. Le formaldéhyde : HCHO
b)
CaC2
Réaction de polymérisation
NH2
NH—CH2OH
+ CH2O
50°C
CO
CO
monométhylol-urée
NH2
NH—CH2OH
NH2
+ 2 CH2O
65°C
CO
diméthylol-urée
NH—CH2OH
Les deux produits étant instables, ils se condensent pour donner le méthylène-urée et le
diméthylène-urée de f = 2 et f = 4, polymérisables.
H2C=N-C-NH2
c)
et
H2C=N-C-N=CH2
O
O
méthylène-urée
diméthylène-urée
Usages importants
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
45
-
3)
Produits moulés : non fissurants, ininflammables, moins chers
Industries textiles pour augmenter la résistance à la froissabilité des tissus cellulosiques (tissus sans
repassage)
Industries de peintures, de vernis, d’émaux, de colles spéciales, …
Les polyesters
Produits de la réaction de condensation entre un alcool polyhydrique et un acide polybasique ou
un ester polyfonctionnel.
Les thermodurcissables polyesters sont ceux obtenus à partir des alcools et des acides ou des esters
ayant au moins une fonctionnalité égale à 3
a)
Matières premières
1) Ethylène glycol : OHCH2-CH2OH, obtenu à partir de l’éthylène
CH2—CH2
CH2=CH2
OH
(1)
OH
2) Propylène glycol : OHCH2-CHOH-CH3, obtenu à partir du propylène, produit de craquage catalytique
du pétrole
CH2—CH—CH3
CH2=CH-CH3
OH
OH
3) Diéthylène glycol : OHCH2-CH2–O-CH2-CH2OH, sous-produit de la réaction (1)
2 CH2—CH2
2 CH2=CH2
OH
- H2O
OH
CH2-CH2–O-CH2-CH2
OH
OH
4) Glycérol : OHCH2-CHOH-CH2OH, sous produit de la saponification et de l’hydrolyse de l’huile de
palme et peut aussi être obtenu à partir du propylène
5) Alcool allylique : CH2=CH-CH2OH

CH2=CH-CH3 O2 (400°C)

O
CH3-CH--CH2 Li3PO4 (280°C)
CH2=CH-CHO Mg/ZnO (350-450°C) CH2=CH-CH2OH + CH3COCH3
Acroléine
Oxyde de propylène
Alcool allylique
Acétone
CH2=CH-CH2OH
Alcool allylique
6) Acide phtalique
O
CO2H
C
O
O
CO2H
Acide phtalique
O
C
Anhydride phtalique (utilisation)
O
7) Acide adipique : cf. polyamides
8) Acide sébacique : cf . polyamides
9) Acide téréphtalique : acide p-benzènedioïque, produit de l’industrie du charbon et du pétrole
Craquage du goudron de houille ou du pétrole
p-xylène
acide téréphtalique
Le diméthyl téréphtalate est l’ester normalement employé dans la production des polyesters
linéaires pour les films et les fibres.
Il est obtenu à partir de l’acide téréphtalique et de l’alcool méthylique, en présence de
l’acide sulfurique comme catalyseur.
b) Réaction de polymérisation
C’est une polycondensation suivie d’un pontage lors de la cuisson en ajoutant un
monomère polymérisable pour obtenir un produit TD.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
46
Exemple :
c) Usages importants
-
Construction des bateaux et véhicules (polyesters renforcés au verre)
Tôles ondulées pour les toitures…
Fibres synthétiques : Dacron, Térylène, Tergal …
Films : utilisations diverses.
C. LES CAOUTCHOUCS
1)
Le caoutchouc naturel
a)
Introduction
Le caoutchouc s’obtient sous forme d’un latex laiteux provenant de nombreux arbres et arbustes des
régions tropicales.
Chimiquement c’est un polyisoprène 1, 4 cis, de formule C5H8 ; le polymère est linéaire et à poids
moléculaire élevé, de formule générale :
-(-CH2—C=CH—CH2-)nCH3
CH3
H
CH3
C==C
--CH3
H
C==C
CH2—CH2
CH2—CH2
CH3
C==C
CH2--
--CH2
C==C
H
Structure "cis"
H
CH3
CH2—
Structure "trans"
Le caoutchouc naturel à l’état brut est techniquement et économiquement inutilisable, on doit le mélanger
avant de le traiter. La mastication est antérieure au mélange.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
47
La mastication consiste à pétrir le caoutchouc entre des cylindres chauffés jusqu’à ce qu’il devienne
thermoplastique par rupture des chaînes du polymère.
Ce caoutchouc est alors prêt à recevoir les ingrédients pour le mélange.
b)
Propriétés
Les propriétés physiques dépendent en grande partie du degré de vulcanisation et du type d’additifs et
charges renforçantes utilisés
Le caoutchouc naturel possède en général :
- Bonne résistance aux bases et acides dilués
- Résistance faible aux acides concentrés
- Résistance médiocre aux hydrocarbures aromatiques et aliphatiques
- Résistance complète à l’HCl concentré
- Résistance nulle aux acides oxydants (HNO3 concentré)
La vulcanisation augmente :
- La résistance mécanique
- L’élasticité du caoutchouc naturel
Elle diminue par contre :
- Sa sensibilité aux variations de température
Elle est un pontage des molécules. Une structure tridimensionnelle s’obtient en pontant les molécules au
niveau des atomes de la molécule qui réagissent sur l’agent vulcanisant
L’agent vulcanisant est souvent le S, procédé assez long qui nécessite l’addition des agents :
- Accélérateurs et
- Activeurs au mélange du caoutchouc
Ces agents ont pour rôle de réduire le temps et d’abaisser la température nécessaire à l’obtention d’un
caoutchouc doté des propriétés physiques désirées.
Exemple de quelques agents vulcanisants : Se, Te, Sulfures d’alkyl phénol,…
Exemple des teneurs de S en vulcanisation :
- 0.2 % : vulcanisation ordinaire
- 2-3 % : caoutchouc flexible
- 30 % : caoutchouc dur tel que ébonite, vulcanite,…
c)
Usages
Les usages sont multiples :
- Transport : pneumatiques, joints, courroies, tuyauteries souples, …
- Autres : chaussures, gaines des câbles électriques, …
d)
Types de caoutchoucs naturels
Suite aux multiples usages, le caoutchouc naturel peut être modifié :
-
Caoutchouc naturel ordinaire : usage limité
-
Caoutchouc durci : ébonite
30 % de S et vulcanisation à 120-160°C jusqu’à réaction complète
-
Caoutchouc cyclisé
Adhésif, adéquat pour le collage métal-caoutchouc
CH3
2 (-CH2—C=CH—CH2-)-
H2SO4 / MX
CH3
-
-CH2—C----C—CH2CH2
C—CH3
CH2—CH2
Caoutchouc chloré
Chloration par substitution et par addition à une solution de latex.
Ce caoutchouc donne une excellente résistance à l’huile. Il constitue 64 à 65 % des caoutchoucs
commercialisés.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
48
Teneur Cl<68% pour une stabilité maximale.
2)
Les caoutchoucs synthétiques
a)
Introduction
On distingue parmi ces polymères synthétiques, les caoutchoucs ci-après :
- Iso butylène – isoprène (I.I.R)
- Styrène – butadiène (S.B.R) : Buna S
- Acrylonitrile – butadiène (N.B.R) : Buna N
- Butadiènes (B.R)
- Chloroprènes (C.R)
- Isoprènes (I.R)
- Isoprènes (naturels) (N.R)
- Ethylène – propylène (E.P.R)
Les caoutchoucs synthétiques les plus importants sont les Buna et ceux des chloroprènes.
b)
Matières premières
1. butadiène : obtenu à partir de l’acétylène
120°C, 6 atm, acét.de Cu

CH≡CH + 2 HCHO

HOCH2-C≡C-CH2OH

HOCH2-CH2-CH2-CH2OH
2 H2, Ni/Cu
HOCH2-C≡C-CH2OH
HOCH2-CH2-CH2-CH2OH
- H2O , Na3PO4. Coke
CH2=CH-CH=CH2
2. styrène :

O
CH2-CH3 + H2O
Catalyseur
O
CH2-CH2OH
Déshydratation
Catalytique

O
CH2-CH3
600°C, Cat (ZnO + Al2O3)
O
CH=CH2 (industriellement)
3. acrylonitrile :

O
CH2-CH2 + HCN
CH2OH-CH2-CN

CH≡CH + HCN
CH2OH-CH2-CN
- H2O
CH2=CH-CN
400 - 500°C, CuCl2
CH2=CH-CN
4. chloroprène :
2 CH≡CH
10°C, CuCl2/NH4Cl
CH≡C-CH=CH2 + HCl
CH≡C-CH=CH2
30°C, CuCl2/NH4Cl
CH2=C-CH=CH2
Cl (Polymère = néoprène)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
49
D. LA CELLULOSE ET SES DERIVES
1)
Introduction
La cellulose est un polysaccharide constituant les substances de base des toutes les matières végétales.
Mais naturellement, elle ne se rencontre pas toujours sous une forme directement assimilable par
l’industrie. Elle demande souvent un traitement avant de l’avoir plus ou moins pure. L’impureté la plus
importante est la lignine qui est le liant de la matière cellulosique. Elle imprègne les cellules, les fibres et
les vaisseaux du bois ; elle le rend imperméable, inextensible et rigide.
La structure de la cellulose est la suivante :
La grande proportion de groupements hydroxyles dans la molécule offre des nombreuses possibilités de
formation des liaisons "H", ce qui rend la matière non TP malgré l’absence de liaisons latérales.
Le chauffage produit par conséquent la dégradation (carbonisation) avant que les liaisons "H" ne puissent
être suffisamment neutralisées pour permettre un déplacement des molécules les unes sur les autres comme
dans toute matière TP.
2)
Préparation de la cellulose
La cellulose est obtenue à partir de la matière végétale : le bois , …. par deux méthodes principales :
 Procédé au sulfate
 Procédé au sulfite
Le but poursuivi dans les deux cas étant la solubilisation des autres constituants végétaux outre la cellulose.
a)
Procédé au sulfate (Kraft)
1. Matières premières
NaOH : 60 %
Na2S : 25 %
Na2CO3 : 15 %
en solution
2. Réactions :
La digestion : hydrolyse et solubilisation des matières non cellulosiques (la lignine)
R--R’ + NaOH
R’CO 2Na + ROH
R--R’ + Na2S
Mercaptans
La régénération : à partir de la liqueur noire (obtenue après cuisson)
2RNa (sel de lignite) + air
Na 2CO3 (1) + CO2
Na2SO4 + 2C (de R)
Na2S (2) + 2CO2
Na2CO3 + Ca(OH)2
2NaOH (3) + CaCO3
Les solutions (1), (2), (3), après séparation du CaCO3 sont renvoyées à la cuisson.
3. Produits :
- Pâtes à blanchir très résistante et donnant des papiers grossiers.
- Pâtes kraft, incomplètement cuites et donnant des papiers grossiers mais souples et solides.
- Sous produits d’odeur nauséabonde : H2S
Méthyl mercaptan
Sulfure de méthyle
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
50
Le procédé exige une récupération sévère de l’alcali entraîné dans la lessive noire . Le sulfure de
sodium joue également le rôle de réserve de soude par hydrolyse :
Na2S + 2 H2O
b)
2 NaOH + H2S
Procédé au sulfite (au bisulfite)
1. Introduction
¾ des fibres cellulosiques chimiques sont produits par cette méthode qui donne une cellulose de
haute pureté, tenace et pouvant convenir à la production de la rayonne viscose.
Ce procédé ne demande pas :
- Une haute pression en cours de cuisson
- Une récupération coûteuse d’alcali
- Une grande consommation d’énergie
2. Matières premières :
(a) Mg (HSO3)2 + SO2 en milieu acide
(b) Na2SO3 , NaCO3 , NaHCO3
(c) NaHSO3 , Na2SO3
La préparation des lessives demande la combustion de soufre ou de la pyrite et l’absorption de SO 2
par un lait de chaux.
En pratique, seuls le calcaire et la chaux sont utilisés dans la préparation de la solution de cuisson :
après absorption, on a donc les réactions et les produits suivants :
SO2 + H2O
2 H2SO3 + CaCO3
2 H2SO3 + Ca(OH)2
H 2SO3
Ca(HSO3)2 + CO2 + H2O
Ca(HSO3)2 + 2 H2O
Le gaz issu du grillage doit être débarrassé des composés de Se, d’As, du SO 3, des poussières et du
soufre non brûlé qui influent sur la bonne marche de la cuisson et sur la qualité de la cellulose.
3. Réactions :
Le H2SO3 et le Ca(HSO3)2 réagissent avec la lignine et donnent déjà vers 70° C de l’acide
lignosulfonique et son sel de Ca. Au cours et à la fin de la pré-cuisson, on élimine par le tuyau de
vidange une partie de SO2, d’air, de vapeur d’eau…La cuisson elle-même se fait en élevant
progressivement la température jusqu’à environ 140 °C pendant une durée de 5 à 8 heures et sous
une pression de 5 à 7 atm. Le lignosulfonate de Ca passe en solution ainsi qu’une grande partie de
l’hémi cellulose hydrolysée, augmentant ainsi la concentration de la lessive en sucres.
Pour permettre une bonne imprégnation et un chauffage régulier de toute la masse, on utilise
pendant la cuisson une circulation forcée de la solution en la transférant à l’aide d’une pompe
réalisée en matériau anti-acide. Au cours de la cuisson, on procède à plusieurs évacuations de gaz
et de vapeur d’eau accumulés avec récupération de SO2 non utilisé qui ira enrichir la solution de la
cuisson. Dès que la cuisson est terminée, la pression est abaissée et la lessive sulfurique séparée de
la cellulose.
On procède ensuite à :
- Un lavage
- Une dilution jusqu’à ± 1%
- Un triage- nettoyage pour éliminer les nœuds
- Une décantation pour éliminer le sable
- Un tamisage pour éliminer les incuits et les impuretés minérales.
La qualité de la cellulose obtenue dépend de la teneur en lignine :
- >3%, on a la cellulose dure
- <2%, on a la cellulose molle
La cellulose subit alors les opérations de :
- débouillissage :lessivage effectué soit à 20°C avec une solution de soude à 12%, soit à
l’ébullition avec une solution de soude à ±1%.
-
blanchiment :il est réalisé soit avec un produit, soit avec un mélange de produits tels que le
Cl2, l’eau de chlore, le chlorite de Na, l’hypochlorite de Na ou de Ca, le peroxyde de chlore,
l’eau oxygénée.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
51
Après ces opérations, la cellulose titre 92 à 97%, elle est soigneusement lavée à l’eau puis séchée
partiellement jusqu’à 6 à 8% d’eau.
4. Produits
En plus de la cellulose, la lessive qui se sépare d’elle contient :
- des acides organiques : lignosulfonique, acétique, formique.
- des sucres : les hexoses (alcool éthylique), les pentoses (alimentation du bétail après
distillation)
c)
Utilisation
Les principaux utilisateurs de la cellulose sont :
- Les industries de papier et du carton
- Les usines fabricant les fibres artificielles et plastiques
- Les fabriques des films cinématographiques et des poudres sans fumée
1. Le papier
Le papier de qualité supérieure est préparé à partir d’une cellulose qui a subi un blanchiment,
tandis que la masse cellulosique destinée au papier journal sera constituée de 25% de cellulose
non blanchie et de 75% de pâte mécanique de bois. Cette pâte est obtenue par déchiquetage du
bois sur des meules arrosées d’eau : les défibreuses. Le mélange de la cellulose et de la pâte de
bois, auquel on ajoute divers produits chimiques, est déversé sur un tapis sans fin (en toile de Cu).
L’eau passe au travers des mailles de la toile tandis que les fibres s’enchevêtrent en tous sens et
forment un ruban de papier qui sera ensuite pressé entre deux rouleaux et enfin séché.
2. Le nitrate de cellulose
Cf. explosifs
3. Les rayonnes et fibrannes
Rayonnes : brins de cellulose régénérée ou d’acétate de grande longueur
Fibrannes : fibres de composition chimique analogue à celle des rayonnes mais coupées court.
Ce sont des succédanés de la soie qui, actuellement, prédominent parmi les fibres artificielles
cellulosiques.
La rayonne viscose est généralement préparée à partir de la cellulose suivant les phases ci-après :
i.
Préparation d’alcali-cellulose
(C6H9O4.OH)x + x NaOH
cellulose
(C6H9O4.ONa)x + x H2O
alcali- cellulose
Au contact d’une solution concentrée de soude, à température ambiante, les fibre de cellulose
absorbent une certaine quantité de soude et les fibres gonflent. Cela s’explique chimiquement
par la fixation de NaOH sur les OH des chaînes cellulosiques : il se forme des combinaisons
d’addition moléculaires appelées alcali-cellulose,stables uniquement en présence des eauxmères. Par lavage à l’eau, l’alcali est éliminé et la cellulose régénérée. Cette cellulose qui a subi
l’opération dite mercerisage est distincte de la cellulose native par :
- sa plus grande réactivité face aux agents chimiques ;
- une absorption d’eau plus élevée ;
- une aptitude tinctoriale plus grande bien que sa composition chimique est restée
inchangée.
Pour séparer l’alcali-cellulose de la liqueur, on lui applique une forte pression entre des plaques
des tôles. Cette liqueur contient de l’hemi cellulose et elle peut être régénérée (si elle n’est pas
trop chargée en hemi cellulose) par :
- filtration ;
- addition de NaOH
- décantation.
ii.
Formation du xanthate de cellulose
S
(C6H9O4.ONa)x + x CS2
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
(C6H9O4-O-C )x
Page
52
SNa
alcali- cellulose
sodium xanthate de cellulose
l’alcali cellulose est ensuite déchiquetée pour favoriser la réaction avec le CS 2 et est
abandonnée pendant 1 à 3 jours à la température de 20 à 30°C.
au cours de ce repos, maturation préliminaire, sous l’effet de l’oxydation par O2 de l’air, le
degré de polymérisation de la cellulose diminue, ceci permettra de régler à volonté la viscosité
de la future solution de viscose. L’alcali cellulose dégradée par le CS2 donne le xanthate de
cellulose brun orangé (ou xanthogénate) :
C6H9O4
O
S=C—SNa
, NaOH
iii. Dissolution du xanthate de cellulose ou régénération
(C6H9O4-O-CSSNa)x + x H2SO4
(C6H9O4.OH)x + x CS2 + x NaHSO4
sodium xanthate de cellulose
cellulose régénérée
(rayonne)
Le xanthate de cellulose, à la différence de la cellulose initiale, a la faculté de se dissoudre
facilement dans une solution diluée de 4 – 7% d’H2SO4. La solution obtenue porte le nom de
viscose. La dissolution dure de 2 à 6 heures et s’effectue à une température de 15 à 20°C. Cette
solution ne pouvant être utilisée pour le filage : elle donnerait un fil de mauvaise qualité. Il faut
lui faire subir le mûrissement ou maturation en l’abandonnant après filtration 2 à 4 jours dans
des récipients maintenus à une température de 15 – 20°C. Les bulles d’air (qui donnent des
irrégularités dans les filières) renfermées dans la masse s’en échappent très lentement : la
désaération.
Au cours du mûrissement, la viscosité de la viscose varie et chaque usine apprécie le moment de
l’arrêt du mûrissement (facilité de filage et de coagulation).
Viscosité
60
50
40
30
20
2
4
6
8
10
12
14
16
18
jours
iv. Filage et coagulation
v. Apprêtage
V.
LES ADDITIFS AUX POLYMERES
Ce sont les ingrédients qu’on ajoute :
Soit pour modifier ou améliorer les qualités du polymère
Soit pour permettre ou faciliter le traitement et la mise en œuvre du polymère.
Ce sont :
a)
Les plastifiants :
Composés ajoutés aux polymères qui tendent à devenir cassants, difficiles à mettre en œuvre. Plus de
80% de plastifiants sont destinés aux PVC.
Les plastifiants sont des solvants non volatiles ajoutés aux hauts polymères pour les ramollir et les
rendre plastiques ou flexibles pendant la mise en œuvre ou pour leur donner une flexibilité et une extensibilité
permanentes, comme le CTC.
Ils ont trois fonctions fondamentales :
Abaisser la température de mise en œuvre du polymère en dessous de sa température de
décomposition ;
Modifier les propriétés du produit fini ;
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
53
-
Modifier les propriétés de mise en œuvre.
Un bon plastifiant doit être :
Facile à obtenir ;
Non colorant ;
Compatible avec le polymère ;
Peu ou pas toxique ;
De bas prix ;
Ininflammable ;
De faible volatilité ;
Résistant à la chaleur et à la lumière...
De faible odeur ;
Malheureusement, aucun plastifiant ne peut réunir toutes ces caractéristiques !
Quelques plastifiants importants :
Les phtalates ;
Les phosphates ;
Les diesters ;
b)
-
Les époxydes ;
Les CTC nitriles ;
Les polyesters (plastifiants à poids moléculaire
élevé)
Les stabilisateurs :
Composés susceptibles d’éviter, de retarder ou de diminuer la détérioration des polymères due aux
agents physiques ou chimiques : perte de résistance, érosion de surface, fendillement, diminution de la
transparence, oxydation, …
Ces stabilisateurs sont :
Les accepteurs d’acide ;
Les anti-oxydants ;
Les absorbeurs des rayons U.V ;
Les accepteurs des radicaux ;
Les anti-colorants.
Parmi ces composés on peut citer :
Les stabilisateurs minéraux et organiques du Pb ;
Les dérivés organiques du Zn tétravalent ;
Les dérivés organiques des métaux tels que Ba, Ca, Cd et le Zn.
c)
Les colorants :
On distingue trois types de colorants :
Les pigments organiques ;
Les pigments minéraux : oxydes métalliques calcinés à environ 2000°C (cas de TiO2, ZnO,
Sb2O3,… ) ;
Les colorants : produits chimiques, organiques synthétiques ou naturels.
d)
Les additifs du caoutchouc :

Les agents peptisants : accélérateurs de la rupture des chaînes pendant la mastication.
par exemple :
phénylhydrazine ;
mercaptans aromatiques.

.

Les plastifiants

Les accélérateurs de vulcanisation.
par exemple :
Carbonate de Pb ;
Chaux (CaO) ;
Magnésie (MgO) ;
Oxyde de Zn ;
litharge (PbO) ;

Les anti-oxydants.
-
Aniline ;
Hexaméthylène tétramine ;
Para-aminodiphénylaniline ;
Mercaptobenzothiazole (MTB) ;
Xanthates, …
Les activeurs : organiques ou minéraux pour activer les accélérateurs ci-dessus.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
54

VI.
Les charges : améliorent le propriétés physiques du CTC.
Elles peuvent être :
renforçantes : noir de C, carbonate de Mg, kaolin, silice hydratée, silicates d’Al et de Ca, … ;
non renforçantes et permettent la réduction du coût final ; ce sont les charges inertes : craie,
barytes, talc, …
TRAITEMENT ET MISE EN ŒUVRE DES POLYMERES
Le traitement d’un polymère (est un ensemble de procédés qui) dépend de :
1.
la nature du polymère ;
sa température de ramollissement et de
sa température de décomposition.
Techniques des polymères thermodurcissables
1.1.
Le moulage par compression
- C’est l’une des méthodes les plus anciennes ;
- elle est considérée aujourd’hui comme la principale méthode de mise en œuvre ;
- elle est utilisée surtout pour les TD mais on peut également l’utiliser pour les TP et de nombreux
CTC.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
55
Le moulage par compression consiste à placer un poids ou un volume connu de poudre dans la
cavité d’un moule ouvert, celui-ci étant constitué d’une partie mâle et d’une partie femelle,
normalement préchauffées.
Lorsqu’on ferme le moule, les deux parties viennent s’emboîter, on applique alors sur le moule
une pression de l’ordre de 100 à 600 kg/cm2.
Sous l’action combinée de la chaleur et de la pression, la poudre se ramollit, coule à l’intérieur
de la cavité du moule et prend la forme voulue.
Les moules correctement conçues limitent fortement les bavures et très peu ou aucune finition
n’est donc nécessaire.
L’opération s’effectue entièrement dans une presse de compression qui consiste essentiellement
en un cylindre à l’intérieur duquel se trouve un piston pouvant être actionné hydrauliquement.
1.2.
Le moulage par transfert
Pour les objets compliqués, des pièces rapportées délicates, le moulage par compression présente
certaines limitations. On procède alors par le moulage par transfert.
On applique à la poudre la chaleur et la pression, dans une chambre chauffée, la poudre se
ramollit avant d’être introduite dans le moule (préalablement fermé) par une petite ouverture adéquate
appelée buse.
Les techniques de moulage par compression et par transfert sont multiples à cause de l’utilisation de plusieurs
types de moules.
2.
Techniques des polymères thermoplastiques
2.1.
Le moulage par extrusion
Le principe de l’extrusion vise à transformer, de façon continue, un matériau thermoplastique en
une forme particulière.
C’est un procédé polyvalent permettant d’obtenir :
- les tuyaux
- les gaines des fils et câbles
- les films et feuilles
- les enduits pour papiers, toiles, …
- les fibres
- les matériaux intermédiaires alimentant les machines
- les profilés
de moulage par soufflage pour produits finis creux, …
Les séquences fondamentales des opérations sont les suivantes :
- plastification de la matière granulaire ;
- dosage du produit plastifié à travers une filière qui le transforme en un objet de la forme
voulue ;
- solidification à la forme et à la cote voulues ;
- enroulement sur des bobines ou débitage en morceaux.
L’extrudeuse est constituée fondamentalement d’une vis d’Archimède tournant à l’intérieur d’un
cylindre ou fût chauffé, à assemblage serré. A l’amont de la vis se trouve une trémie d’alimentation du
polymère qui se déplace le long du cylindre par l’action de la vis. L’effet final de la vis est de forcer le
polymère fondu à travers une filière qui détermine la forme finale de l’objet.
Ce procédé, apparemment simple, est compliqué et nécessite des machines et des techniques
hautement perfectionnées.
Ci-dessous un schéma simplifié d’une extrudeuse horizontale (cas de polystyrène expansé):
Ci-dessous un schéma simplifié d’une extrudeuse horizontale (avec détails des dimensions importantes):
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
56
2.2.
Le moulage par injection
Il consiste essentiellement à ramollir le polymère dans un cylindre chauffé et à l’injecter sous
haute pression à l’intérieur d’un moule relativement froid où il se durcit. Le produit moulé est ensuite
éjecté par un dispositif quelconque : axe d’éjection, air comprimé, …
Ce procédé est aussi polyvalent, mais contrairement à l’extrusion, il est cyclique. Les étapes d’un
cycle de moulage par injection sont les suivantes :
- moule fermée, une force de verrouillage est appliquée ;
- le piston avance et envoie une charge fraîche de polymère vers la zone de chauffage et
déplace par la même occasion le polymère chauffé précédemment vers l’injecteur qui est en
contact serré avec le moule ;
- la pression est maintenue sur le piston pendant que le polymère se refroidit et se contracte
dans le moule ;
- le piston recule pendant qu’une nouvelle charge fraîche est déposée dans la chambre de
chauffe ;
- le moule s’ouvre et l’article est enlevé.
2.3.
Le moulage par soufflage
De l’air sous pression est forcé dans un corps fondu bouché, entouré par un moule froid. L’air
fait dilater le matériau fondu et lui fait épouser la forme du moule. Le moule, refroidi avec l’objet,
s’ouvre et celui-ci est éjecté.
Le soufflage peut se réaliser après :

Injection (c’est le système injection-soufflage)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
57

2.4.
Extrusion (c’est le système extrusion-soufflage)
Le thermoformage
Le thermoformage est une technique qui consiste à former une feuille de plastique ramollie par la
chaleur, à l’intérieur ou autour d’un moule.
Cette technique est appropriée à la production des :
- pièces de grande surface ;
- pièces moulées à paroi mince ;
- prototypes, …
Les polymères employés pour les techniques de thermoformage sont :
- le PVC
- l’acétate/butyrate de cellulose
- le polystyrène
- l’acrylonitrile/butadiène/styrène (ABS)
- les polyoléfines
- le polyméta (polyméthylmétacrylate)
- l’acétate de cellulose
Les méthodes de formage sont :

Formage sous vide :
On chauffe la feuille jusqu’à ce qu’elle devienne élastique, puis on crée un vide entre la
feuille et le moule. La pression atmosphérique (au-dessus de la feuille) s’applique sur la feuille et la
pousse contre le moule où elle se refroidit pour conserver sa forme.
A : moule en plâtre
B : couronne
C : orifices d’aspiration
PMMA : polymère

Formage sous pression :
La pression atmosphérique est
remplacée par une pression positive d’air
comprimé.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
58

3.
Formage à moules adaptés :
La feuille chauffée est formée en la pressant entre un moule mâle et un moule femelle qui
s’adaptent l’un sur l’autre.
Techniques diverses de mise en œuvre des polymères
3.1.
Le calandrage(ou garniture)
C’est la méthode la plus importante pour le traitement du PVC.
Elle s’applique aux :
- caoutchoucs
- matières thermoplastiques
3.2.
L’enduction
Cette action d'enduire un support (textile le plus souvent) d'un produit destiné à lui conférer des
qualités particulières, à en modifier l'aspect, … peut se réaliser par :
- extrusion ou
- trempage
avec un système à :
- air
- couteau
- pinceau
3.3.
La soudure
C’est l’assemblage de deux ou plusieurs éléments pour obtenir un modèle particulier. Pour
réaliser cette jonction, on emploie de la chaleur avec ou sans pression.
3.4.
Le filage
C’est l’action de transformer, par écoulement au travers d'une filière, la masse de polymère
(souvent les matières textiles synthétiques) en fils.
Extrait de dictionnaire
polymérisation nom féminin
Chim. Réaction qui, à partir de molécules de faible masse moléculaire (monomères), forme, par les liaisons de celles-ci, des
composés de masse moléculaire élevée (macromolécules).
monomère adjectif et nom masculin
Chim. Se dit d'un composé constitué de molécules simples pouvant réagir avec d'autres molécules pour donner des
polymères.
plastique adjectif
(latin plasticus, grec plastikos, qui concerne le modelage)
I.1. Qui peut être façonné par modelage; malléable. L'argile est plastique.
2. Matière plastique ou plastique,n.m. : matière synthétique constituée essentiellement de macromolécules et susceptible
d'être modelée ou moulée, en général à chaud et sous pression.
3. Explosif plastique ou plastique,n.m.: explosif à base de pentrite ou d'hexogène et d'un plastifiant, d'une consistance
proche de celle du mastic de vitrier, et qui ne détone que sous l'influence d'un dispositif d'amorçage.
Ŕ REM. On écrit aussi plastic.
II.1. Qui vise à donner des corps, des objets une représentation, une impression esthétiques. La beauté plastique d'une mise
en scène.
2. Arts plastiques, ceux qui sont producteurs ou reproducteurs de volumes, de formes (principalement : la sculpture et la
peinture).
3. Chirurgie plastique: spécialité chirurgicale qui vise à restaurer les formes normales en cas d'accident, de malformation,
etc.
III. Biol. Se dit des substances qui prennent part à l'édification et à la croissance des différentes parties des organismes
vivants (carbone, hydrogène, oxygène, azote et, dans une moindre mesure, soufre et phosphore).
caoutchouc nom masculin
(d'une langue de l'Amérique du Sud)
1. Substance élastique et résistante provenant de la coagulation du latex d'arbres tropicaux, notamment du genre hévéa.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
59
Ŕ Caoutchouc synthétique : élastomère de synthèse.
Ŕ Caoutchouc Mousse (marque déposée) : caoutchouc à faible densité, à alvéoles plus ou moins régulières.
2. Fam. Élastique.
3. Vêtement en caoutchouc ou imperméabilisé au caoutchouc.
Ŕ Des caoutchoucs: des chaussures en caoutchouc.
4. Plante décorative d'appartement (nom scientifique Ficus elastica).
N.B :
Le caoutchouc, d'origine américaine, fut employé d'abord pour imperméabiliser les étoffes, puis pour fabriquer des tissus
élastiques; la découverte de la vulcanisation (1839) a permis son développement industriel. En 1890, son application aux
bandages pour véhicules donna au caoutchouc un essor considérable. Il était fourni presque exclusivement par la cueillette
en Amazonie et les plantations du Sud-Est asiatique. Mais les caoutchoucs synthétiques (élastomères) sont aujourd'hui
prépondérants.
vulcanisation nom féminin
Opération qui consiste à améliorer le caoutchouc en le traitant par le soufre.
thermoplastique adjectif
Qui se ramollit sous l'action de la chaleur et se durcit en se refroidissant de manière réversible.
thermodurcissable adjectif
Qui possède la propriété de durcir au-dessus d'une température donnée et de ne pouvoir reprendre sa forme primitive de
manière réversible.
formage nom masculin
Techn. Action de donner sa forme à un objet manufacturé.
extrusion nom féminin
1. Géol. Éruption de roches volcaniques sous forme d'aiguille ou de cône.
2. Techn. Procédé de mise en forme des matières plastiques qui consiste à pousser la matière à fluidifier à travers une
filière.
boudiner verbe transitif
1. Techn. Faire traverser une filière à une matière malléable pour lui donner la forme d'un cylindre de section déterminée
; extruder.
2. Fam. Serrer de manière à faire saillir des bourrelets. Cette robe te boudine.
cristallin, e adjectif
1.a.De la nature du cristal.
b. Roches cristallines: roches constituées de cristaux visibles à l'œil nu et formées, en profondeur, à partir d'un magma
liquide (roches plutoniques) ou par recristallisation à l'état solide (roches métamorphiques).
c. Système cristallin: ensemble des éléments de symétries caractéristiques du réseau d'un cristal. (Il y a sept systèmes
cristallins désignés par le nom de la forme type correspondante.)
2. Fig. Semblable au cristal par la transparence ou la sonorité. Eaux cristallines. Voix cristalline.
système nom masculin
(grec sustêma, ensemble)
I. Ensemble ordonné d'idées scientifiques ou philosophiques. Système newtonien. Système philosophique.
Ŕ Esprit de système: tendance à tout réduire en système, à agir, penser en partant d'idées préconçues.
Ŕ Par système: de parti pris.
II.1. Combinaison d'éléments réunis de manière à former un ensemble. Système solaire, moléculaire.
ŔSystème nuageux: ensemble des différents types de nuages qui accompagnent une perturbation complète.
2. Ensemble d'organes ou de tissus de même nature et destinés à des fonctions analogues. Système pileux. Système
nerveux.
Ŕ Fam. Courir sur le système: exaspérer, énerver.
3. Ensemble de termes définis par les relations qu'ils entretiennent entre eux. Système linguistique, phonologique.
Ŕ Système d'équations: ensemble de plusieurs équations liant simultanément plusieurs variables.
Ŕ Système de référence: ensemble de corps, considérés eux-mêmes comme fixes, par rapport auxquels on définit le
mouvement d'un autre corps.
ŔThéorie des systèmes: théorie générale et interdisciplinaire qui étudie les systèmes en tant qu'ensembles d'éléments,
matériels ou non, en relation les uns avec les autres et formant un tout.
4. Système international d'unités (SI): système de mesures métrique décimal à sept unités de base (mètre, kilogramme,
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
60
seconde, ampère, kelvin, mole, candela).
ŔÉcon. Système monétaire européen (S.M.E.): système d'harmonisation des changes des différentes monnaies
européennes.
5. Mode d'organisation, structure. Système alphabétique. Système de parenté.
6. Psychan. Instance.
7. Méthode de classification dans laquelle on s'efforce de discerner les parentés entre les espèces. Le système de Linné.
III.1. Ensemble de méthodes, de procédés destinés à assurer une fonction définie ou à produire un résultat. Système
d'éducation. Système de défense.
2. Moyen habile pour obtenir, réussir qqch. Un système pour faire fortune.
3. Mode de gouvernement, d'administration, d'organisation sociale. Système capitaliste. Système électoral, pénitentiaire.
4. Appareil ou dispositif formé d'éléments agencés et assurant une fonction déterminée. Système d'éclairage, de fermeture.
ŔSystème d'arme : ensemble d'équipements organisé autour d'une arme pour en assurer la mise en œuvre.
ŔSystème de constructio: ensemble d'éléments déterminés pour réaliser une construction, notamment industrielle.
ŔInform. Système d'exploitation: logiciel gérant un ordinateur, indépendant des programmes d'application mais indispensable
à leur mise en œuvre.
Ŕ Système expert : programme élaboré pour résoudre des problèmes spécifiques en exploitant les connaissances
accumulées dans un domaine spécialisé et en canalisant la recherche des solutions.
5. Sports. Pièce métallique montée sur pivot, dans laquelle se pose l'aviron.
N.B :
Le système monétaire européen a été créé à la suite des conseils européens de Brême (7 juill. 1978) et de Bruxelles (5 déc.
1978) et est entré officiellement en vigueur le 13mars 1979. Il prend la suite du serpent monétaire européen qui avait été
instauré par l'accord de Bâle du 21 avril 1972. Le système tend à créer une zone de monnaies stables dans un univers
monétaire très agité. Contrairement au serpent, qui s'appuyait sur le dollar, le système est adossé à une unité monétaire l'écu - qui en constitue l'élément central. Unité de compte européenne (mais non pas monnaie de règlement), l'écu est basé
sur un «panier» de monnaies des pays de la Communauté économique européenne. Le système se fonde sur le principe de
taux de change stables entre les différentes monnaies des pays ayant figuré aux accords. Chaque monnaie dispose d'une
parité fixe vis-à-vis de l'écu, dite taux pivot; chaque taux pivot, confronté avec les taux pivots des autres monnaies, donne la
parité d'une monnaie du système par rapport à chacune des autres. Ces parités sont fixes, mais une marge de fluctuation
est prévue, les monnaies pouvant évoluer l'une par rapport à l'autre dans la limite de 15 p.100 depuis août 1993 (contre 2,25
p.100 précédemment), les banques centrales des pays des monnaies concernées devant intervenir pour que les écarts ne
dépassent pas ces taux. Des changements de cours pivot peuvent intervenir entre deux ou plusieurs monnaies, à condition
qu'un accord de tous les pays faisant partie du système les autorise.
cristal nom masculin
(latin crystallus, mot grec)
1. a.Corps solide, pouvant affecter une forme géométrique bien définie, et caractérisé par une répartition régulière et
périodique des atomes.
b. Cristal de roche: quartz hyalin, dur et limpide, qui présente dans sa forme primitive des prismes hexagonaux terminés par
deux pyramides à six pans.
c. Cristal liquide: liquide à l'état mésomorphe, utilisé notamment pour des fonctions d'affichage.
Syn.: corps mésomorphe
2. Verre à l'oxyde de plomb, blanc, très limpide et sonore; objet fait de cette matière.
cristaux nom masculin pluriel
1. Vieilli. Carbonate de sodium cristallisé utilisé pour le nettoyage.
2. Objets en cristal.
amorphe adjectif
(du grec amorphos, sans forme)
1. Qui est ou paraît sans énergie, mou, inactif.
2. Non cristallisé, en parlant d'un corps.
ramollir verbe transitif
Rendre mou. Ramollir du cuir.
se ramollir verbe pronominal
1. Devenir mou.
2. Fam. Perdre peu à peu ses facultés mentales.
thio-urée nom féminin
(pluriel thio-urées)
Chim. Composé H2N-CS-NH2 dérivant de l'urée par substitution de soufre à l'oxygène.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
61
thiocarbonate nom masculin
Composé M2CS3 résultant de la combinaison du sulfure de carbone CS2 avec un sulfure métallique M2 S (où M représente
un métal).
sulfacide nom masculin
Composé dérivant d'un oxacide par substitution du soufre à l'oxygène.
Syn.: thioacide
thionique adjectif
(grec theîon, soufre)
Série thionique: série d'acides oxygénés du soufre, de formule générale SnO 6H2 (où n est compris entre 2 et 6).
thiophène ou thiofène nom masculin
Hétérocycle à cinq atomes dont un de soufre.
thiazole nom masculin
Composé hétérocyclique à cinq atomes, dont un de soufre et un d'azote, et dont le noyau joue un rôle important en
biochimie.
formique adjectif
(du latin formica, fourmi)
Chim. Acide formique: acide (HCOOH) existant dans les orties, le corps des fourmis, etc.
Syn.: acide méthanoïque
Ŕ Aldéhyde formique: gaz (HCHO) obtenu par oxydation ménagée de l'alcool méthylique et qui est un antiseptique très
efficace.
Syn.: formaldéhyde, méthanal
réticulation nom féminin
Chim. Formation de liaisons chimiques suivant les différentes directions de l'espace au cours d'une polymérisation, d'une
polycondensation ou d'une polyaddition, et qui conduit à la formation d'un réseau.
mélanine nom féminin
Pigment de couleur foncée, produit de l'oxydation de la tyrosine, présent normalement dans la peau, les cheveux et l'iris.
cyanamide nom féminin ou masculin
(du grec kuanos, bleu)
Corps dérivant de l'ammoniac par substitution du groupe ŕCN à un atome d'hydrogène. La cyanamide calcique est un
engrais azoté.
acroléine nom féminin
(du latin acer, acris, âcre, et olere, sentir)
Aldéhyde éthylénique CH2CHŕCH O, liquide volatil suffocant, obtenu par déshydratation de la glycérine ou par oxydation
ménagée du propylène.
acétone nom féminin
Liquide incolore (CH3COCH3 ), volatil, inflammable, d'odeur éthérée, utilisé comme solvant.
allyle [alil] nom masculin
(latin allium)
Radical ŕC3H5 de l'alcool allylique, dont certains composés existent dans l'essence d'ail.
allylique adjectif
Alcool allylique: alcool éthylénique de formule C3H6 O, préparé à partir des pétroles et servant à la synthèse de la glycérine.
phtalique adjectif
Acide phtalique : dérivé du naphtalène et utilisé dans la fabrication de colorants, de résines synthétiques.
naphtalène nom masculin
Hydrocarbure aromatique C10H8 , formé de deux noyaux benzéniques accolés, constituant principal de la naphtaline.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
62
adipique adjectif
Chim. Acide adipique: acide utilisé dans la fabrication du Nylon.
confer [kfr]
(mot latin, comparez)
Indication par laquelle on renvoie le lecteur à un passage, un ouvrage à consulter. Abrév.: conf. ou cf.
téréphtalique adjectif
Se dit d'un acide isomère de l'acide phtalique, qui sert à la préparation de fibres textiles.
ébonite nom féminin
(anglais ebony, ébène)
Caoutchouc durci par addition de soufre, utilisé comme isolant électrique.
Néoprène nom masculin
(nom déposé)
Caoutchouc synthétique thermoplastique.
mercerisage nom masculin
(de Mercer, nom propre)
Traitement à la soude des fils ou des tissus de coton, donnant à ceux-ci un aspect brillant et soyeux.
baryte nom féminin
Minér. Hydroxyde de baryum Ba(OH)2 .
talc nom masculin
(arabe alq)
1. Silicate naturel de magnésium, onctueux et tendre, qu'on rencontre dans les schistes cristallins.
2. Poudre de cette substance.
époxyde nom masculin
Chim. Fonction constituée par la liaison de deux atomes voisins d'une chaîne carbonée à un même atome d'oxygène
extérieur à la chaîne.
thermoformage nom masculin
Mise en forme, sous l'action de la chaleur et d'une contrainte mécanique, de feuilles ou de tubes en matière thermoplastique.
calandrage nom masculin
Opération consistant à calandrer les étoffes, le papier.
calandrer verbe transitif
Techn. Passer à la calandre.
calandre nom féminin
(grec kulindros, cylindre)
1. Techn. Machine à cylindres pour lisser, lustrer ou glacer les étoffes, le papier, etc.
2. Garniture, le plus souvent en matière plastique ou en métal, placée devant le radiateur d'une automobile.
vis [vis] nom féminin
(latin vitis, vrille de la vigne)
1. Tige cylindrique, en général métallique, à tête le plus souvent aplatie, et dont la surface porte une saillie hélicoïdale
destinée à s'enfoncer en tournant.
ŔVis de pression : vis servant à serrer un objet contre un autre.
ŔVis Parker: vis d'assemblage conçue spécialement pour une utilisation sur les tôles minces.
Ŕ Vis de rappel: vis tournant entre deux points fixes et servant à amener ou à reculer un objet dont elle est solidaire.
Ŕ Vis mère: sur un tour à fileter, vis de pas rigoureux qui assure à l'outil un déplacement de translation en relation avec le
mouvement de rotation de la pièce à fileter.
Ŕ Vis sans fin: vis dont les filets agissent sur les dents d'une roue à axe perpendiculaire à celui de la vis afin de lui
transmettre un mouvement de rotation.
Ŕ Vis d'Archimède: hélice tournant autour de son axe dans une goulotte et assurant le déplacement de matériaux pâteux ou
pulvérulents.
ŔFig. Donner un tour de vis, serrer la vis: adopter une attitude plus sévère.
2. Escalier à vis ou en vis : escalier tournant autour d'un noyau ou d'un vide central selon une courbe proche de l'hélice.
Syn.: escalier en hélice, en colimaçon
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
63
Chapitre VIII: Les Explosifs
I.
LA NITROCELLULOSE
a)
Usages
Suivant le degré de nitration, le produit nitré de la cellulose est un composé aux
usages multiples :
- poudres sans fumée fulmicoton 12,5 à 13,5% d'N
- films photographiques (celluloïdes) : 11,2 à 12,5% d'N
- fibres actifs (rayonnes, fibrannes) : 10,7 à 11,2% d'N
- vernis, produits divers (colles, peintures cellulosiques, ...)
b)
Obtention
La nitrocellulose est un ester de cellulose obtenue de la manière suivante :
Matière première :
- cellulose purifiée et blanchie (humidité 0,5%)
- solution de composition : 25% HNO3
55% H2SO4
20% H2O
Processus de traitement :
-
Mélange de cellulose sèche (13,5 Kg par exemple) avec les acides (544 Kg) dans une cuve en acier
inox pendant 20 minutes avec contrôle rigoureux de la température (38 ± 2,5° C)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
64
-
Centrifugeage (après nitration) pour séparer le nitrate de cellulose et la solution
Immersion du nitrate de cellulose dans une cuve de submersion où l'excès d'acide est dilué dans l'eau
afin d'éviter l'élévation de température et d’assurer le blocage de la nitration.
Reflux de la bouillie de nitrate de cellulose pour éliminer les traces de sulfate de cellulose.
Lavage et séchage.
Le taux maximal d'azote dans la nitrocellulose est de 14,2% et on admet dans ces conditions qu'il y a 12
groupements hydroxyles qui sont estérifiés. Mais la cellulose dodécanitrique est très peu stable : un lavage à l'eau
abaisse sa teneur en azote à ± 13,5%, ce qui correspond à la formule [C 24H29O9(NO3)11]n
En pratique, on tend à préparer la nitrocellulose 11 fois nitrée qui est relativement stable et on opère une
dépolymérisation progressive qui en diminue la viscosité. Cette dépolymérérisation dépend de la température et de
la durée du traitement (opération se passant en autoclave à 110 - 114°C en présence de H2SO4 1% pour favoriser
l'hydrolyse).
Le séchage de la nitrocellulose est très délicat : à sa température limite de 65°C, la teneur en eau ne peut
descendre à moins de 22% et le séchage dans les séchoirs est extrêmement dangereux.
On procède alors au déplacement de l'eau par l'alcool éthylique soit en autoclave sous pression, soit dans des
centrifugeuses. On utilise parfois l'alcool butylique (cas de la cellulose destinée aux vernis)
c)
Classification
On classe souvent les nitrocelluloses suivant leurs solubilités dans un solvant et leurs usages. Toutefois, ce
degré de solubilité ne constitue pas un critère suffisant pour le classement car dans un mélange alcool-éther par
exemple, cette solubilité dépend du lavage.
Les différentes nitrocelluloses sont surtout différenciées par leurs viscosités dans les solvants qui, elles,
dépendent du degré de polymérisation de la cellulose (n)
FORCE ET POTENTIEL D’UN EXPLOSIF
II.
Ce sont les caractéristiques propres aux poudres propulsives :
- force d'un explosif = pression qu'il fournit dans une enceinte d'1l
- potentiel d'un explosif = 425 x nbre de kcal fournies à la bombe calorimétrique par 1 kg de poudre.
Exemple :
Caractéristique
Poudre de chasse
Fulmicoton
CP1
NH4 NO3
Nitro glycérine
272
279
755
3190
442
859
2710
9700
163
976
1051
4894
625
713
3469
10084
Potentiel (tonnes-mètres)
Volume des gaz (litres/kg)
température d'explosion (° C)
Force (Kg)
III.
LES POUDRES COLLOIDALES
a)
Définition et caractéristiques
Ce sont des gelées colloïdales, obtenues par dissolution de fulmicoton, parfois additionné de nitroglycérine,
dans un solvant volatile ou non ; l'apport de certains éléments permettant la stabilisation ou la modification de la
vitesse de décomposition (combustion).
Facilitée par l'élévation de température et l'humidité, la décomposition des poudres à base de nitrocellulose
parait inévitable et le NO2 (NO + O2 de l'air) libéré peut s'oxyder à l'air en peroxyde facilement absorbé par les
poudres mêmes. Une localisation des réactions risque d'entraîner un échauffement suffisant pour transformer, en un
point, une décomposition fusante en une décomposition explosive.
b)
Tests sur poudres colloïdales
Les poudres colloïdales subissent plusieurs épreuves dont :
Epreuve d’Abel :
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
65
C'est la mesure du temps mis pour faire apparaître sur une bande de papier à KI amidonné une teinte bleue due
à la décomposition de KI par les vapeurs nitreuses émises par ρ grammes d'un échantillon chauffé à une
température donnée.
Allemagne
Angleterre
France
Masse ρ (g)
1,00
1,33
1,30
t° (°C)
80
76,7
65,5
tps admis (min)
10
10
20
Epreuve d’explosion :
On chauffe progressivement (en bain d'huile) 0,1 g d’échantillon dans un tube de verre épais obturé par une
rondelle de liège, l'explosion ne devant pas se produire avant 180 - 185°C
Epreuve Vieille : (épreuve à 150°C)
C'est la mesure de temps mis par 2,25 g d'échantillon à 1,3% d'humidité pour rougir un papier tournesol bleu,
le tout mis dans un tube placé en étuve à bain de glycérine ; le temps devant être supérieur à 7 heures.
c)
Types de poudres colloïdales
Parmi ces poudres, on distingue :
Poudres B :
Elles ne contiennent que du fulmicoton. CP1 humides, émiettées puis déshydratées par déplacement à l'alcool.
La masse obtenue, à environ 20% d'alcool, passe dans un malaxeur où l’on ajoute un mélange alcool-éther.
Après une heure, un stabilisateur est ajouté : le diphénylamine (un réducteur de NO).La masse (gel) obtenue est
alors filtrée sous pression sur une toile métallique puis éventuellement aux filières qui donnent des rubans. Ces
rubans sont séchés à 35°C .
Cordites et balistites
Ce sont des mélanges de produit divers. Pour le cas des cordites anglaises on a :
-
CP1
: 37 - 65%
Nitroglycérine
: 58 - 30%
Solvant + vaseline : ± 6%.
Extrait de dictionnaire
explosif, ive adjectif
1. Qui est de nature à provoquer des réactions brutales ; critique, tendu. Situation explosive.
2. Relatif à l'explosion. Mélange explosif.
explosion nom féminin
(du latin explodere, rejeter en frappant des mains)
1. Fait d'éclater violemment ; bruit qui accompagne cet éclatement. L'explosion d'une bombe.
2. a.Libération très rapide, sous forme de gaz à haute pression et à haute température, d'une énergie stockée sous
un volume réduit.
b. Troisième temps de fonctionnement d'un moteur à quatre temps, correspondant à la combustion.
3. Manifestation vive et soudaine. L'explosion de la colère.
4. Apparition brusque d'un évènement; développement, accroissement brutal d'un phénomène. L'explosion démographique.
nitroglycérine nom féminin
Ester nitrique de la glycérine, liquide huileux, jaunâtre. (C'est un explosif puissant, qui entre dans la composition de la
dynamite.)
fulmicoton nom masculin
Coton-poudre.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
66
poudre nom féminin
(latin pulvis, pulveris, poussière)
1. Substance solide broyée, divisée en grains très fins et homogènes. Sucre en poudre.
2. Préparation destinée à unifier le teint et à parfaire le maquillage.
3. Substance pulvérulente explosive non détonante utilisée notamment pour le lancement des projectiles d'armes à
feu et pour la propulsion d'engins.
– Poudre sans fumée, à base de nitrocellulose.
Ŕ Poudre noire, poudre à canon: mélange de salpêtre, de soufre et de charbon de bois.
Ŕ Société nationale des poudres et explosifs (remplaçant le Service des poudres depuis 1971) : organisme coordinateur de
la fabrication et de la commercialisation des poudres et explosifs.
Ŕ Mettre le feu aux poudres : déclencher, faire éclater un conflit jusqu'alors larvé.
Ŕ Se répandre comme une traînée de poudre, très rapidement.
Ŕ Fam. N'avoir pas inventé la poudre: être peu intelligent.
4. Vx. Poussière.
Ŕ Mod. Jeter de la poudre aux yeux : chercher à faire illusion.
salpêtre nom masculin
(latin sal, sel, et petrae, de pierre)
Nitrate et, partic., nitrate de potassium.
ŔSalpêtre du Chili : nitrate de sodium.
fusant, e adjectif
1. Apte à fuser, à brûler sans détoner. Poudre fusante.
2. Obus fusant ou fusant,n.m. , qui explose en l'air par l'action d'une fusée-détonateur.
Chapitre IX: L’Industrie de la silice
I.
GENERALITES
a)
La silice
De toutes les combinaisons chimiques qui existent dans l’écorce du globe, la silice, à l’état libre ou
combiné, cristallisé ou amorphe, est la plus importante. La composition moyenne de l’écorce est la suivante :
Elément
SiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
MnO
Teneur (%)
58.2
15.8
3.3
3.8
3.8
Elément
Teneur (%)
CaO
Na2O
K2O
H2O
TiO2
5.2
3.9
3.2
1.5
1.0
La silice se présente sous plusieurs variété allotropiques :
-
le quartz
la calcédoine
la tridymite (roche volcanique)
la cristobalite (rare)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
67
La présence des oxydes dans le quartz donne des pierres précieuses :
-
l’améthyste (violet)
l’émeraude (vert)
La silice hydratée donne l’opale (arc-en-ciel)
b)
Les silicates
Les silicates, très nombreux, appartiennent aux micas, aux feldspaths et aux pyroxènes.
Les micas

Formule :
Ce sont des silicates doubles d’Al et des métaux alcalins et alcalino-terreux. Les principales variétés sont :
- la biotite (noir)
- la lépidolite (minerai de lithium)
- la paragonite
- la muscovite

Cristallisation :
Dans un système orthorhombique, les micas se présentent sous forme des prismes hexagonaux et lamellaires
donnant des clivages parfaits.
Usages :
- isolant transparent et résistant à la chaleur
- en poudre fine comme : - papiers peints
- peintures décoratives

Les feldspaths

Formule :
Ce sont des silico-aluminates alcalins et alcalino-terreux. Accompagnés souvent des grains de quartz, ils
donnent alors des pegmatites, dont les plus importantes sont :
- l’orthose : 6 SiO2.Al2O3.K2O
- l’albite
: 6 SiO2.Al2O3.Na2O
- l’anorthite : 2 SiO2.Al2O3.CaO
Usages :
- fondant des pâtes céramiques
- industrie des produits potassiques

L’amiante ou l’asbeste

Formule :
Silicate répondant à la composition suivante :
Elément
Teneur (%)
Elément
Teneur (%)
SiO2
MgO
58
25
CaO
Fe2O3
13
4
Usages :
- fibres : tissus ou cordages incombustibles
- bourre : matière isolante contre la chaleur
- poudre : pâtes à mouler pour appareillage électrique
- bâtiments : briques d'amiante et fibrociments

Le talc


II.
Formule :
Silicate hydraté de magnésie répondant à la formule : 4 SiO2.3 MgO.H2O, donnant à l’état compact la stéatite
et la craie de Briançon.
Usages :
- soins de toilette en cosmétique
- médecine (chirurgie)
MATERIAUX DE CONSTRUCTION
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
68
a)
Les produits naturels
Ce sont des silicates naturels ou des matières silicatées diverses d’emploi très répandu. On peut citer :
- le grès : pour le pavage des chaussées
- le granit et le basalte (associé au quartz, le composite est extrêmement dur : quartz + mica + feldspath)
- les schistes : donnent des ardoises, composites à clivage facile (mica + quartz)
- le porphyre et le pétro-silex : pour l’empierrement des routes lorsqu’ils sont concassés
- les argiles : desséchées au soleil, elles sont utilisées dans les pays chauds pour les bâtiments.
b)
Les briques réfractaires
Les briques de silice
De grande résistance mécanique et peu sensibles aux variations de température (sans retrait), les dinas
entrent pour la grande partie dans la construction des fours Martin. Ces briques qui titrent 95 à 98% de SiO 2 sont à
différencier de celles silico-calcaires dont la teneur en SiO2 est plus faible : 70 à 80%.
Ci-dessous les formes cristallines de la silice avec leurs domaines d’existence:
tridymite α
110°C
cristobalite α
216°C
quartz α
575°C
tridymite β
145°C
tridymite γ
cristobalite β
quartz β
Les régions de stabilité de ces variétés sont :
Quartz < 870°C Tridymite < 1470°C Cristobalite
Les constituants essentiels des dinas sont les tridymites : la température de cuisson étant de 1450 à 1480°C.


Types :
Les briques obtenues sont de trois types essentiels :
- Quartzite non transformée, enfermée dans une masse de matière vitreuse qui l’entoure
- Agrégats de tridymite, de laitier et de grains de quartz
- Tridymite presque pure, obtenue en employant du sable fin, contenant un peu de fer et d’alumine ;
avec cuisson à 1400°C (présence de silicate tricalcique : liant)
Propriétés :
- Bonne résistance mécanique jusqu’à 1600°C ; meilleure que celle des briques d’argile
- Meilleure conductivité calorifique
- Peu sensibles aux variations de température
- Résistance chimique aux laitiers calcaires.
Les briques de carborundum (SiC)
Le SiC est une combinaison chimique qui présente les propriétés suivantes :

Propriétés :
- Température de fusion 2000°C
- Grande résistance chimique
- Dureté exceptionnelle, seul le diamant le dépasse
- De couleur noire ou bleu saphir

Usages :
- ponçage du marbre et polissage des métaux lorsqu’il est répandu sur du papier
- affûtage des outils et dressage des pièces en fonte lorsqu’il est aggloméré
- parfois comme résistance dans des fours ou appareils électriques
- imprégnation de quelques aciers doux en sidérurgie
- composition des briques réfractaires résistant à haute température

Obtention :
- Matière 1ère : - 55% sable quartzeux
- 30% coke pulvérisé
- 10% sel marin
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
69
-
Réaction
- 5% sciure de bois
: SiO2 + 3 C 1600 – 2000°C
SiC + 2 CO
Quelques autres briques
Parmi les autres briques réfractaires les plus utilisées, on peut citer :

les briques de magnésie : température de fusion 2100°C

les briques de bauxite : température de fusion 1820°C

les briques de chromite : température de fusion 2180°C

les briques de dolomie : pour les four Martin-Siemens et les convertisseurs Thomas

les briques de zircone (ZrO2) : température de fusion 2600°C, briques réfractaires de choix, de très
bonne résistance chimique et de coefficient de dilatation environ nulle
III.
INDUSTRIE DU VERRE
a) Définition et caractéristiques
Le verre est une solution solide sursaturée et comprenant en majorité des silicates alcalins et alcalinoterreux. Il présente les caractéristiques suivantes :
- transparent ou opaque
- dur
- cassant
- fusible vers 1400°C
- densité 2.4 à 2.6
- résistance à la traction : 4 à 10 kg/mm2
- résistance à la compression : 60 à 120 kg/mm2
Le verre peut être considéré comme une véritable gelée constituée de
- - cristalloïde (SiO2)p. Na2O de température de fusion T 1
- - colloïdal (SiO2)n. (CaO)m de température de fusion T 2
Par chauffage du verre, on provoque la fusion de β et ces transformations se poursuivent jusqu’à la
solvatation de α par la soude de β, un faible excès restant sous forme de polysilicate de soude dont le
degré de polymérisation dépend de la température.
Dans le cas le plus fréquent, le verre est du type (SiO2, Na2O, CaO) et le rapport entre CaO et
Na2O reste sensiblement constant.
En fixant ce rapport égal à 1, on doit prendre 8 à 12 molécules de SiO 2, pour 2 molécules de CaO et 2
molécules de Na2O. D’où 2 compositions extrêmes du verre à 3 composants :
 (SiO2)2.2 Na2O + (SiO2)6.2 CaO
 (SiO2)2.2Na2O + (SiO2)10.2 CaO
Le 1er verre sera :
 plus concentré en silicate sodique
 plus altérable à l’eau
 plus élastique mais
 de moindre résistance mécanique.
b) Les constituants du verre
Les principaux constituants du verre sont:
Les vitrifiants :
SiO2 : vitrifiant type, > 50% (le plus souvent utilisé)
P205 : vitrifiant d'appoint
 B2O3 (H3BO3) : vitrifiant de second rôle, c’est plus un fondant acide qu’un vitrifiant.
Ils dissolvent leurs propres sels et laissent, après refroidissement, des composés amophes et homogènes.


C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
70
L’augmentation de la teneur en silice (SiO2) :

augmente la dureté du verre

rend le travail du verre plus difficile

augmente la résistivité électrique et

pour des faibles variations de SiO2, on modifie la fusibilité du verre, sa tendance
à la cristallisation et la viscosité.
Les bases :
CaO
ZnO
 BaO : élève l’éclat, la densité et l’indice de réfraction
 PbO : Pb3O4 : pour verres spéciaux ; labo, optique, luxe …
 MgO : élève la résistance aux variations de t° et atténue la tendance à la dévitrification
Ce sont des stabilisants qui améliorent :

l’affinage

la résistance mécanique et

la résistance aux agents atmosphériques.


Les fondants
K2O : - comme carbonate
- comme feldspath (orthose)

Na2O : - comme carbonate
- comme sulfate
Ils provoquent la combinaison des bases avec des vitrifiants en :

augmentant la fusibilité

abaissant le point de transformation et

élargissant le palier de fusibilité

Les oxydes indifférents

Fe3O4 ou

Fe2O3 + MnO : Fe2 O3 est un fondant acide.
Ces additifs jouent parfois un rôle sur la nature même du verre et sur son degré de fusibilité. Ils se
rangent aussi parmi les colorants du verre.

Al,O3 : retarde ou empêche parfois la dévitrification et en présence du fer elle augmente le ton de
la coloration due à ce composé.
Les correctifs
Ce sont des auxiliaires dérivés de :
 Mn
 Na
 F, …
 Ni
 Se
 Co
 As
Les uns sont des correctifs décolorants ou opacifiants, les autres des aides à l’affinage.
Parmi les colorants du verre les plus importants, on peut citer :

MnO2 : violet

U, Sb (oxydes) : jaunes

Fe : vert (brun – rouge brique)

Cu2O : rouge

CuO : vert

Se : jaune orangé

CoO : bleu

Ir2O3 : noir
c) Les types de verre
Verre à vitres, bouteilles : silicate double de Na et Ca
Verre de laboratoire, verrerie fine de table : silicate double de K et Ca
Verre pour instruments d’optique : silicate double de K et Pb
d) Travail du verre
Etapes :
Les étapes importantes du travail du verre sont les suivantes :
Opération
Température
1. Fonte ou fusion du mélange vitrifiable
: 1300 – 1400° C
2. Affinage : élimination des bulles gazeuses :
–
3. Braise : diminution de la température
: 1200 – 800° C
4. Cueillage
:
–
Mise en oeuvre:
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
71
:
:
:
:
Durée approximative
5 – 6 heures.
6 – 7 heures.
8 – 9 heures
2 – 2 h 30 min
Le verre est un matériau qui se travaille comme les matières plastiques (cf. mise en œuvre des
plastiques).
IV.
LES CERAMIQUES
a) Les argiles
Définition
Les argiles sont des alumino-silicates alcalins ou alcalino-terreux souillés de sels de fer ou calcium.
Elles proviennent de la désagrégation des feldspaths attaqués par l’eau, l’air et le CO 2.
La présence d’une matière colloïdale englobant chaque grain sous une mince couche peut suffire à
expliquer la plasticité des argiles. L’addition d’un dégraissant (type : sable), diminue cette plasticité.
Cette propriété dépend d’ailleurs de la nature du liquide ajouté à l’argile : glycérol, alcool … et pour
l’augmenter on peut modifier la concentration des ions H+ :
- soit par maturation ou pourrissage dans un endroit humide
- soit par arrosage avec un acide étendu.
Usages :
- décoloration des huiles minérales grâce à leur pouvoir adsorbant
- matières premières de l’industrie des réfractaires
- matières premières de l’industrie céramique.
Types :
- le kaolin : très pure, pour la porcelaine
- les smectiques : décolorantes, destinées au dégraissage et au blanchiment
- la terre à brique ou argile plastique : pour briques et poteries
- les ocres : riche en oxydes de Fe, pour les peintures
- les réfractaires : résistent à la fusion, ne doivent contenir ni oxydes de Fe, ni CaO
Composition :
Les analyses des argiles les plus courantes donnent la composition ci-dessous :
Elément
Teneur (%)
Elément
Teneur (%)
SiO2
Al2O3
Fe2O3
48 - 72
23 - 40
1.0 – 3.5
CaO
Perte au feu
0.6 – 1.2
8.0 – 12
Les argiles réfractaires appartiennent aux familles ci après :
- Kaolinite 2 SiO2.Al2O3. 2 H2O
- Halloysite 2 SiO2.Al2O3. 2 H2O
- Montmorillonite : 4 SiO2.Al2.O3. 2 H2O (pyrophyllite)
- Gibbsite Al2O3. 3 H2O
- Anauxile 3 SiO2.Al2O3. 2 H2O
- Bentonite 5 SiO2.Al2O3.(Mg, Ca)O, n H2O
Ci – dessous la réaction principale pour l’obtention du mélange destiné aux réfractaires :
3 (Al2O3.SiO2)
1400°C
Ssillimanite (silicate d’alumine)
3 Al2O3.2 SiO2 + SiO2
mullite( 87,7% )
silice ( 12,3%)
Cristobalite
mélange sans retrait destiné à la fabrication des "super réfractaires"
b) Les céramiques
Définition :
Tout mélange d’argiles et d’eau en proportions convenables donne une pâte liante, ductile, susceptible,
après une légère dessiccation, de se modeler à la main ou au tour et qui, par la cuisson, donne une matière dure,
cassante et sonore.
On appelle céramique tout objet en terre cuite obtenu à partir de l’argile. Ce sont les poteries de terre
cuite, de faïence, de porcelaine.
Matières premières :
Les matières premières de l’industrie céramique sont :
- l’argile
- un dégraissant : empêche le fendillement, le retrait lors du séchage
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
72
-
un fondant : assure la dureté après cuisson
un colorant : masque la couleur de la pâte
une glaçure ou couverture : imperméabilise les faïences et porcelaines (silicates de Pb, de Ca ou de
Sn ; silicoborate de Na)
Types de céramiques :
Terre cuite et poteries communes


Définition :
Les terres cuites, à pâte hétérogène, comprennent les briques, les tuiles, les carreaux et certains ornements
d’architecture, ... à base d’argile ferrugineuse exempte de craie.

Obtention :
Les étapes d’obtention sont généralement les suivantes :
- pourrissage à l ‘air de l’argile ferrugineuse pendant 5 à 6 mois
- moulage
- cuisson à ± 900° C dans des fours Hoffmann, Auclair, Simon ou dans des fours-tunnel (américains)
Dans le cas de certaines poteries fines on procède de la manière suivante :
- 80% d’argile + 20% de silice
- moulage : ébauchage, tournassage
- 1er cuisson
- trempage dans l’eau contenant :

du minium : silicate de Pb (jaune) ou

du borax et de la soude : silicoborate de Na, Ca
- séchage pendant 24h00
- 2ème cuisson
- vitrification
Faïences et grès cérames


Définition :
Parmi les faïences, on distingue les faïences communes et les faïences fines. Les faïences sont des
poteries à pâte poreuse, blanche ou colorée, qui fournissent des briques émaillées, des carreaux, des plaques et
des appareils sanitaires. Leur différenciation d’avec les porcelaines repose sur la blancheur, la transparence du
vernis et l’opacité.

Matières premières :
On utilise des argiles réfractaires contenant le moins possible d’oxyde de fer, de composition moyenne :
Elément
Teneur (%)
Elément
Teneur (%)
SiO2
Al2O3
Fe2O3
45 – 55
30 à 40
Max. 2
CaO
MgO
K2O
0,1 à 1,5
0,05 à 0,6
0,1 à 0,5
Comme dégraissant, on prend de la pegmatite de façon à obtenir une pâte à 6,5% de feldspath, 40 – 42%
de silice et 50% de produits alumineux.

Obtention :
La 1ère cuisson terminée, on procède à la glaçure avec une pâte très fluide contenant :
 SiO2
 Kaolin blanc
 CaCO3
 borosilicate alcalino-terreux
avant la 2ème cuisson.

Définition des grès cérames:
Les grès cérames sont des matériaux pour le revêtement du sol. Ils sont faits en pâte plus doux
additionnée de mica et de feldspath qui leur confèrent une structure partiellement vitrifiée.

porcelaines

Définition :
Ce sont des produits imperméables et inaltérables, à pâte :
 très vitrifiée
 translucide
 blanche ou colorée
 non poseuse
 recouverte d’une glaçure cuite à haute température ( 1800°C)

Types :
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
73
On distingue :
porcelaine
Alumineuse
Siliceuse
Teneur des composants (%)
Al2O3
30
24
SiO2
60
70
CaO
3
1
Parmi les porcelaines les plus connues, on peut citer :
(a) La porcelaine chinoise : argile bien lavée et additionnée de feldspath ou de pegmatite.
On a des compositions suivantes :
Composition 1
Elément
Composition 2
Teneur (%) Elément
Kaolin
Feldspath
Sable
Craie
64
10
20
6
Teneur (%)
Kaolin
Pegmatite
Sable
Craie
62
17
17
4
(b) La porcelaine anglaise : faïence particulièrement fine ou le kaolin est dégraissé au quartz et est
additionné de 40 % de poudre d’os
(c) La porcelaine américaine : de grande résistance mécanique, mais moins belle.
(d) La porcelaine tendre : sèvres français se prêtant à la décoration, obtenus par cuisson très lente
(e) La porcelaine à base de fluorine pure : on utilise comme dégraissant le CaF2 colloïdal obtenu par
précipitation : CaCl2 + 2 KF

Remarques :
l’émail
On distingue :
 émail opaque brun composé de : Pb 3O4 : 50 %
MnO2 : 8 %
Argile : 42 %
 émail blanc composé d’oxyde d’étain , minium et quartz
 émail comprenant le silex, le calcaire et le borax finement broyés
(incorporés à la pâte ou étendus sur la couverte)
On distingue ceux qui sont:
 résistants à haute température dont : - CoO (bleu ou bleu pâle)
- Cr2O3 (vert)
- Fe2O3 (brun)
- acides titaniques (jaune)
 altérables à la température supérieure à 1000°C dont : - la litharge Pb3O4 (rouge orangé)
- oxyde de Cu (bleu vert)
- le pourpre de Cassius (rose).
les produits de décoration
Extrait de dictionnaire
silice nom féminin
(latin silex, silicis, silice)
Oxyde de silicium SiO2. (Il en existe plusieurs variétés naturelles : le quartz cristallisé, la calcédoine à structure fibreuse,
l'opale amorphe.)
Ŕ Silice fondue ou verre de silice: forme vitreuse de la silice, qui peut supporter d'importants et brusques changements de
température.
allotropie nom féminin
(grec allos, autre, et tropos, manière d'être)
Propriété de certains corps, comme le carbone, le phosphore, le soufre, de se présenter sous plusieurs formes ayant des
propriétés physiques différentes.
calcédoine [kalsedwan] nom féminin
(de Chalcédoine, ville de Bithynie)
Silice translucide cristallisée, très utilisée en joaillerie dans l'Antiquité pour les bijoux et les cachets. (La calcédoine rougeorangé est la cornaline, la brune la sardoine, la verte la chrysoprase, la noire l' onyx.)
cristobalite nom féminin
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
74
Minér. Silice cristallisée dans le système quadratique.
opale nom féminin
(latin opalus)
Pierre fine, à reflets irisés, variété de silice hydratée.
feldspath [fldspat] nom masculin
(mot allemand)
Minér. Aluminosilicate naturel de potassium, de sodium ou de calcium, constituant essentiel des roches magmatiques et
métamorphiques.
pyroxène nom masculin
Silicate de fer, de magnésium, de calcium, parfois d'aluminium, présent dans les roches éruptives et métamorphiques.
orthorhombique adjectif
Se dit d'un système cristallin dont la symétrie du réseau est celle d'un parallélépipède rectangle ou d'un prisme droit à base
de losange.
orthose nom féminin
Minér. Feldspath potassique, abondant dans le granite, le gneiss.
gneiss [gns] nom masculin
(mot allemand)
Roche métamorphique constituée de cristaux de mica, de quartz et de feldspath, disposés en lits.
amiante nom masculin
(grec amiantos, incorruptible)
Silicate naturel hydraté de calcium et de magnésium, à contexture fibreuse, résistant à l'action du feu et utilisé pour fabriquer
des matériaux, des tissus incombustibles.
asbeste [asbst] nom féminin
Substance minérale fibreuse légèrement teintée, inaltérable au feu, et utilisée dans le bâtiment.
stéatite nom féminin
Roche métamorphique faite de talc, mais compacte et non feuilletée.
grès [gr] nom masculin
(mot francique)
1. Roche sédimentaire formée de grains de sable réunis par un ciment siliceux ou calcaire, utilisée pour la construction ou le
pavage.
2. Matériau céramique dont la dureté et l'imperméabilité caractéristiques sont dues à une vitrification partielle d'argile
réfractaire (kaolin) et de feldspath, obtenue entre 1150 et 1300 0C ; objet fait de cette matière. (On dit parfois grès cérame.)
basalte nom masculin
(latin basaltes)
Roche volcanique basique, de couleur sombre, constituée essentiellement de plagioclase, de pyroxène et d'olivine, formant
des coulées étendues, montrant souvent une structure prismatique (orgues).
olivine nom féminin
Minér. Péridot de couleur vert olive, commun dans les basaltes. (Son altération fournit la serpentine.)
péridot [perido] nom masculin
Minér. Silicate naturel de magnésium et de fer présent dans les roches basiques et ultrabasiques, dont la variété la plus
courante est l'olivine.
schiste [ist] nom masculin
(grec skhistos, fendu)
Toute roche susceptible de se débiter en feuilles, et en partic. roche à grain fin et à structure foliacée. (Les schistes peuvent
être sédimentaires ou métamorphiques.)
Ŕ Schiste bitumineux: schiste à forte concentration en matière organique (kérogène), dont on peut extraire, par traitement
thermique, une huile semblable au pétrole.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
75
porphyre nom masculin
(grec porphura, pourpre)
1. Roche magmatique à grands cristaux de feldspath.
Ŕ Porphyre antique, à pâte colorée (rouge, verte, bleue, noire), utilisée en décoration.
2. Ensemble constitué par un pilon et un mortier en porphyre, utilisé pour broyer finement certaines substances.
argile nom féminin
(latin argilla)
Roche sédimentaire meuble, imperméable, grasse au toucher, et qui, imbibée d'eau, peut être façonnée. Vase en argile.
Ŕ Argile rouge: dépôt argileux marin des grandes profondeurs.
Ŕ Argile à silex: argile brune, avec des rognons durs de silex résultant de la dissolution sur place des calcaires à silex.
émail nom masculin
(francique smalt)
I. (Pluriel émaux).
1. Substance vitreuse, opaque ou transparente, fondue à chaud, dont on recouvre certaines matières pour leur donner de
l'éclat ou les colorer d'une façon inaltérable.
2. Matériau émaillé. Casserole en émail.
3. Objet d'art, le plus souvent métallique, décoré d'émaux (cloisonnés, champlevés, sur basse-taille, peints).
4. Hérald. Chacune des couleurs du blason. Dans les émaux, on distingue les métaux, les couleurs et les fourrures.
II. (Pluriel émails ). Substance dure et blanche qui, chez l'homme et divers animaux, recouvre la couronne des dents.
Chapitre X : Les engrais chimiques
I.
GENERALITES
Pour atteindre leur plein développement, les végétaux ont besoin d’environ 14 éléments minéraux (les
oligo-éléments) dont les trois principaux sont l’azote, le potassium et le phosphore.
Il importe, pour un rendement meilleur et régulier, de restituer au sol les éléments absorbés par les
plantes au cours de leur maturation pendant une période donnée. Cette restitution peut se faire de plusieurs
manières :


II.
sous forme de fumiers ou déchets organiques naturels
sous forme d’engrais chimiques (produits chimiques de synthèse).
TYPES D’ENGRAIS
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
76
a). Les engrais azotés
La nitrification
L’azote est un élément qui augmente la surface des feuilles et favorise le développement des parties
herbacées des plantes.
Naturellement, de faibles quantités de nitrate d’ammonium sont apportées au sol par des météores
aqueux (pluies d’orages).
Cet élément (l’azote) est en défaut quand le sol est :

sablonneux ;

très sec ou

chargé de débris des pailles qui aident au développement des bactéries dé nitrifiantes
Engrais azotés d’emploi courant :
l’urée
le cyanamide calcique
les sels ammoniacaux (sulfates et chlorures)
les nitrates (K+, Na+, NH4+, Ca2+)




Ci-dessous le tableau donnant les caractéristiques moyennes des engrais usuels :
Urée
Nitrate d’NH4+
Chlorure d’NH4+
Phosphate d’NH4+
Sulfate d’NH4+
Cyanamide calcique
Nitrate de Na+
Nitrate de Ca2+

% en azote
Assimilabilité
Action sur le sol
46
33
26
20
20
20
15
13
90
95
90
90
90
90
100
100
acide (pH<7)
acide (pH<7)
acide (pH<7)
acide (pH<7)
acide (pH<7)
alcaline (pH>7)
alcaline (pH>7)
alcaline (pH>7)
L’urée : diamide de la structure NH2 – CO – NH2

Modes d’assimilation
L’urée est un engrais chimique azoté non assimilable directement par les plantes. Il est
transformé de la façon suivante :
CO(NH2)2 + 2H2 O
CO3(NH4)2

uréase: enzyme
O2 + catalyse enzymatique
CO3(NH4)2
CO2 + HNO2 + H2 O
O2 + catalyse enzymatique
Ca(NO3)2
Modes d’obtention


HNO3
A partir du cyanamide : CaCN2 + H2O + CO2
H2CN2 + H2O
CaCO3 + H2CN2
CO(NH2)2
A partir de l’ammoniac : CO2 + 2NH3
CNOH + NH3
CNONH4
H2O + CNOH
CNONH4
CO(NH2)2
ONH4
réaction globale:
CO2 + 2 NH3
CO
H2 O + CO(NH2)2
NH2
(carbamate d’ammonium)
Complexe activé
Plusieurs procédés ont été mis en place pour la production industrielle de l’urée :
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
77
a) Procédé Matignon –Fréjacques



marche discontinue (inconvénient)
préparation du carbonate par barbotage de l’anhydride carbonique dans l’ammoniac liquide ou
par envoi des deux gaz (NH3 et CO2)dans une enceinte suffisamment refroidie et munie des
dispositifs empêchant la formation d’une croûte épaisse contre les parois. Le sel (carbamate)
ainsi obtenu est introduit dans un autoclave ordinaire doublé de plomb et maintenu pendant 3 à
4 heures à 160 °C ;
puis on laisse baisser la température à 80° de façon à éliminer la vapeur d’eau et les gaz non
transformés pour le ramener dans un nouveau cycle par les réactions.
b) Procédé Fauser

le CO2 (99%) comprimé à 140 atm, est dirigé sur un autoclave alimenté en ammoniac refroidi à
0° C. La réaction nécessite 2 heures. L’appareil doit résister à une pression allant jusqu’à 3000
atm.

après essorage, on a un produit qui titre 99,9% d’urée.
Dans la fabrication de l’urée, on craint la formation d’un polymère appelé biuret.
c) Du Pont de Nemours



même réaction que le procédé Fauser mais au sortir de l’autoclave, les gaz résiduaires sont
détendus et le fractionnement a lieu ;
l’ammoniac est recyclé et on fait ensuite un fractionnement à pression atmosphérique (une
distillation) qui entraîne la dissociation du carbamate.
Le cyanamide calcique
De fabrication industrielle depuis 1905, le cyanamide est parfois appelée chaux azote. Il convient en
particulier aux terres :

argileuses ;

fortes ;

froides et

peu riches en calcium.
L’engrais se livre sous l’une des trois formes suivantes :
Forme
Teneur en N (%)
Granulé
20.5 – 21.0
Poudre brune
19.5 – 20.0
Poudre huilée
17.0 – 18.0
N.B : Le cyanamide blanc de titre en azote = 30% n’est pas un produit de vente courante.
Modes d’assimilation

La transformation dans le sol s’opère sans l’action combinée de l’eau et du gaz carbonique :
+ H2O
CaCN2 + CO2 + H2O
CaCO3 + H2CN2
CO(NH2)2
On peut aussi admettre l’hydrolyse :
CaCN2 + 3H2O

CaO + CO2 + 2NH3
Modes d’obtention
On peut obtenir le cyanamide suivant la réaction :
700 – 900°C
CaCO3 + 4 NH3 + CO2
CaCN2 + (NH4)CO3 + 2 H2O
La fabrication industrielle est basée sur la réaction catalysée par CaF 2, CaCl2.
t°
CaC2 + N2
CaCN2 + C
On trouve dans l’engrais courant des substances autre que le cyanamide dans les proportions
suivantes :
Substance
Proportion (%)
Substance
Proportion (%)
CaCN2
CaO
Charbon
SiO2
46 – 52
25 – 28
11 – 12
4–5
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
CaC2
P2Cr3
Al2O3
Fe2O3
Page
78
0,1 à 2
0,1 à 0,3
5à8

Les nitrates
NaNO3
KNO3
Ce sont des engrais directs, les nitrates étant assimilés directement par les plantes.
Ca(NO3)2
NH4NO3 : engrais à action double, le nitrate d’assimilation directe et NH 4+ d’assimilation indirecte.
Les nitrates se trouvent dans la nature associés à d’autres sels (cas des minerais de caliche chilien : 15 à
25% de NO3+).
Le caliche contient
Substance
Proportion (%)
NaNO3 – NaCl
Na2SO4
CaSO4
Divers
Insolubles : sables, argiles, ….
6 – 32
2–8
2–8
5–8
–
Leur séparation se fait en tenant compte de leur solubilité à chaud et à froid
Solubilité
NaNO3
S0
S1
NaCl
S2
Température
On procède à une saturation à chaud du mélange NaNO3 et NaCl et lors du refroidissement, les solubilités
varient de S0 à S2 pour NaNO3 et de S1 à S2 pour NaCl ; le produit s’enrichit en NaNO3.
b). Les engrais phosphatés
Les racines des plantes ont besoin du P2O5 pour résister aux gelées et les tiges principales se
développent, les bourgeons émergent plus rapidement. Le phosphore facilite le développement de l’épi et la
grenaison chez les céréales. En règle générale, le P favorise la nutrition et la croissance et accroît même la
puissance d’assimilation d’azote et de potassium ; il accélère aussi la maturité des fruits et légumes.
Classification :
Les formes les plus diverses d’engrais se rangent dans les catégories suivantes :

Les phosphates naturels

Les superphosphates minérales et phosphates activés

Les superphosphates d’os et phosphates précipités

Les scories de déphosphoration et phosphates calcinés

Les phosphates moulus et fondus.

Phosphates moulus





phosphates naturels utilisés sans manipulation chimique
leur valeur fertilisante est médiocre
ils ne doivent être utilisés que finement pulvérisés (en pratique : 75 % de passant au tamis de
100, c-à-d de 0,16 mm)
insolubles dans l’eau, ils ne conviennent qu’aux prairies acides ou aux terres des Lands ou de
Bruyères où l’humus sablo-argileux est pauvre en chaux. Son usage ne peut pas être envisagé
dans le cas des terrains consacrés aux plantes à végétation rapide.
Modes d’assimilation
L’absorption du phosphate moulu par les plantes est justifiée à travers les réactions
suivantes :
Ca3(PO4)2 + 4 H+
Ca(H2PO4)2 + 2 Ca2+
(H+ : secrété par les poils radicellaires)
Ca3(PO4)2 + 4 H2CO3
Ca(H2PO4)2 + 2 CaCO3 (H2CO3 : amené par les eaux)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
79

Modes d’ obtention
Le minerai broyé est entraîné par un courant d’air qui, par dépôt successif, classe les
différentes parties du mélange par ordre de densité décroissante. L’air ne retient plus au bout d’un
certain trajet qu’une poussière impalpable qu’on précipite sous l’action d’un champ électrique :
Minerai
Classification
classement
Broyage
Séparation
Fins
Ensachage
Grossiers
L’engrais ainsi obtenu se caractérise par la rapidité de son assimilation dans le sol et donne
d’excellents résultats.
La solubilisation des phosphates naturels peut être activé par la présence de dolomie (5-10%)
et du sulfate de calcium

Phosphates fondus (défluorés) ou apatite

Modes d’ obtention
1400 - 1500°C
Ca3(PO4)2.CaF2 + SiO2 + H2O
Ca3(PO4)2 + CaSiO3 + 2HF
La silice est ajoutée sous forme de quartz, silex parfois même sous forme d’argile en quantité
suffisante pour laisser un poly silicate fusible à haute température et assurer une défluoration totale
selon l’équation ci-haut. Le phosphate tricalcique obtenu fournit du P 2O5 qui est directement
assimilable par les végétaux.
La défluoration peut se réaliser en 2 phases essentielles :

la 1ère phase abaisse le titre du fluor à 0,3% et donne un engrais ;

la seconde le réduit à 0,1% et peut entrer dans l’alimentation du bétail.

Scories de déphosphoration

Modes d’ obtention
Les fontes obtenues à partir des minerais phosphoreux de fer sont transformées en aciers
(procédé Thomas) avec production d’une scorie riche en Ca 3(PO4)2 et en Mg3(PO4)2. Ces scories,
pulvérisées, constituent un engrais.

Superphosphates

Modes d’ obtention
Ce sont les produits de traitement d’un phosphate naturel ou de la poudre d’os par l’acide
sulfurique à 53° Bé (66 à 68 % d’H2SO4) tel qu’il se recueille dans les chambres de plomb. L’acide
sulfurique tend à transformer les phosphates tricalciques en phosphates monocalciques.
La poudre d’os est le résidu de calcination à l’air des os qui perdent alors l’osséine
(constituant 30% de l’os) et il ne reste que le CaCO3 et le Ca3(PO4)2 (constituant qui passe
de 60 à 85%).
Ca3(PO4)2 +
H2SO4
2 H2SO4
3 H2SO4
2 CaHPO4 + CaSO4
CaH4(PO4)2 + 2 CaSO4
2 H3PO4 + 3 CaSO4
Ca3(PO4)2 : insoluble
CaHPO4 : insoluble mais rapidement absorbable par les plantes
CaH4(PO4)2 = Ca(H2PO4)2 : soluble
Au cours du stockage des modifications se produisent sur les phosphates tricalciques :
l’action de l’acide sulfurique continue ; les phosphates monocalciques subissent l’hydrolyse et il y
a abaissement normale de l’acidité, les composés de fer précipitent.
On peut alors considérer un superphosphate de type courant comme constitué d’une :

phase solide composée de :.
- CaSO4. 2 H2O
- CaH4 (PO4)2. 2 H2O
- CaHPO4
- Ca3(PO4)2 non attaqué
- Fe2O3 – Al2O3 – SiO2
- Composés magnésiens ou alcalins.

phase liquide (± 20% du superphosphate) composée de :.
- H3PO4 libre (excès de H2SO4)
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
80
-
CaH4 (PO4)2 en solution saturée
PO43- divers : Al, Fe , Cr, Mg,…
Composés F-, Cl-, …
c). Les engrais potassiques
Ce sont les sels divers contenant du potassium ionique. On utilise souvent le KCl extrait des minerais
doubles de K et Na ou Mg. Le principe d’extraction est basé essentiellement sur les différences de solubilité à
chaud et/ou à froid des composants.
La teneur en potasse s’exprime souvent en K2O.
KNO3 est un engrais double qui apporte au sol le K et l’N. Il est fréquemment utilisé en horticulture.
d). Les engrais composés
Ce sont des mélanges complexes de plusieurs engrais chimiques dans lesquels on trouve les 3
éléments N – P – K dans des rapports bien définis suivant la spécificité de chaque plante ou espèce de plantes.
Ex : mélange de :
KCl
NH4NO3
(NH4)2HPO4
Extrait de dictionnaire
engrais nom masculin
(de engraisser)
1. Produit organique ou minéral incorporé au sol pour en maintenir ou en accroître la fertilité.
– Engrais vert : plante que l'on enfouit par un labour, au lieu de la faucher, pour fertiliser le sol.
2. À l'engrais : qu'on engraisse, en parlant d'un animal.
NB :
Les engrais apportent aux plantes cultivées des éléments qu'elles ne trouvent pas dans le sol en quantité
suffisante et qui améliorent les conditions de leur nutrition et de leur croissance. Les engrais fournissent des
éléments fertilisants majeurs (azote, phosphore, potassium), des éléments fertilisants secondaires (calcium,
soufre, magnésium, etc.) et des oligo-éléments. On distingue les engrais minéraux, naturels ou produits par
l'industrie, et les engrais organiques, comme le fumier. L'utilisation des engrais, surtout d'origine industrielle,
est inséparable de l'agriculture intensive moderne qui permet d'obtenir de grandes quantités de produits à
l'hectare.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
81
Oligo-élément nom masculin
Biol. Élément chimique nécessaire, à l'état de traces, à la croissance ou à la vie des animaux et des végétaux. (Le
fer, le manganèse, le bore, le magnésium, le cobalt, etc., sont des oligo-éléments.)
météore nom masculin
(grec meteôra, choses élevées dans les airs)
1. Vx. Tout phénomène qui a lieu dans l'atmosphère.
2. Phénomène lumineux qui résulte de l'entrée dans l'atmosphère terrestre d'un objet solide venant de l'espace.
Syn. (cour.) : étoile filante
3. Fig. Personne ou chose qui brille d'un éclat très vif mais passager.
carbamate nom masculin
Sel ou ester de l'acide carbamique.
carbamique adjectif
Acide carbamique : acide NH2CO2 H, inconnu à l'état libre, mais connu par ses sels et ses esters (carbamates).
cyanamide nom féminin ou masculin
(du grec kuanos, bleu)
Corps dérivant de l'ammoniac par substitution du groupe —CN à un atome d'hydrogène. La cyanamide calcique
est un engrais azoté.
radicelle nom féminin
Racine secondaire, très petite.
apatite nom féminin
Minér. Phosphate de calcium présent dans beaucoup de roches éruptives.
horticulture nom féminin
(latin hortus, jardin)
1. Vieilli. Culture des jardins.
2. Branche de l'agriculture comprenant la culture des légumes, des fleurs, des arbres et arbustes d'ornement.
Chapitre XI Appendice : Les liants
I.
INTRODUCTION
Bien avant, les Romains et les Egyptiens faisaient déjà usage d’un mortier constitué de :

80 % de CaSO4.2H2O

10 % de CaCO3

7 % des matières argileuses : SiO2. Al2O3.Fe2O3
Les liants minéraux, à l’opposé des liants organiques, sont constitués de chaux, de silice et d’alumine
comme constituants principaux, et des composés secondaires comme les oxydes de fer et de magnésium.
C’est à partir du 19ème siècle que des recherches furent entreprises en vue d’améliorer les résistances des
bétons et pour des raisons de rationalisation dans la fabrication des liants.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
82
On est arrivé ainsi à la notion d’hydraulicité de la chaux. L’hydraulicité d’un produit est son aptitude à
faire prise et à durcir en présence d’eau avec formation des composés stables.
Les différentes chaux peuvent aujourd’hui être classées suivant leur indice d’hydraulicité (i)qui se définit
comme suit :
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
i =
avec i variant de 0 (chaux grasse) à 0,5 (chaux la plus hydraulique).
CaO + MgO
Il faut cependant remarquer que l’hydraulicité d’une chaux dépend essentiellement du degré de cuisson et non
nécessairement de la composition du mélange (voir plus loin).
Les chaux grasses et maigres sont dépourvues de propriétés hydrauliques et constituent ce qu’on appelle
les chaux aériennes. Elles durcissent à l’air suivant la réaction :
Ca(OH)2 + CO2
CaCO3 + H2O
Le produit de la calcination de la chaux hydraulique ou d’un mélange de chaux et de matière argileuses
finement broyées améliore la résistance des liants inorganiques. C’est le point de départ de la fabrication du ciment
portland.
II.
COMPOSITION DU CIMENT PORTLAND
Le constituant principal du ciment portland est le clinker portland dont la composition moyenne est la
suivante :

CaO ( en abrégé C) : 62 – 68 %

SiO2 ( en abrégé S) : 19 – 25 %

Al2O3 ( en abrégé A) : 2 – 9 %

Fe2O3 ( en abrégé F) : 1 – 5 %
Finement broyée, la poudre obtenue à laquelle on ajoute une faible quantité de gypse (CaSO 4 .2H2O) est le
ciment. C’est une matière qui, par addition d’eau en quantité convenable, donne une pâte plus ou moins fluide,
susceptible de durcir tant sous l’eau que dans l’air et d’agglomérer des substances adéquates.
Lors de la clinkerisation pendant la cuisson, des produits nouveaux apparaissent dans les combinaisons
ci-après :

C3S en proportion approximative de 60 %

C2S en proportion approximative de 20 %

C3A en proportion approximative de 10 %

C4AF en proportion approximative de 10 %
Ce sont ces produits qui confèrent au ciment ses propriétés hydrauliques lors du gâchage :

silicate tricalcique : résistances initiale et à long terme élevées ;

silicate dicalcique : résistance élevée à long terme ;

aluminate tricalcique : résistance initiale très élevée ;

aluminoferrite tétracalcique : rôle non encore connu convenablement.
III.
REACTIONS SUR LE CIMENT
Lorsqu’on ajoute de l’eau au ciment, celui-ci réagit en s’hydratant et les réactions internes qui se produisent
se manifestent par deux phénomènes principaux :
1°. la prise :
qui consiste en la perte progressive de la consistance pâteuse ou de l’ouvrabilité de la pâte ;
2°. le durcissement :
qui est le prolongement de la prise avec ses réactions d’hydratation.
La prise est due à des phénomènes d’absorption et de liaison des grains par effet capillaire du fait de la
division des particules et du développement de leur surface. Elle résulte de la consolidation physique due à ces
phénomènes.
Quant au durcissement, il ne commence qu’avec l’hydratation des différents constituants hydrauliques :
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
83
C3A
C4AF
Alcalis
+ H2O
passent rapidement en solution
La chaux éteinte, provenant d’une légère hydratation du C3S (très instable en présence de H2O à
température ordinaire) et de la chaux libre, les sulfates et les C3A se combinent pour donner une couche protectrice :
C3A + 12H + Ca(OH)2
C3 + 3CaSO4.2H2O + 25H
C4AH13
C3A.3CaSO4.31H
avec "H seul" désignant une molécule d’eau
Couche protectrice
Cette couche a l’apparence d’un gel et retarde l’hydratation des silicates tri et dicalciques qui ont des
vitesses d’hydratation très élevées : c’est le rôle retardateur du gypse dans le ciment.
Quant aux silicates, ils se combinent à l’eau comme suit :
2C3S + 6H
2C2S + 4H
C3S2H3 + 3Ca(OH)2
C3S2H3 + Ca(OH)2
Tobermorite
Portlandite
Les forces de liaisons dues au développement de surface sont importantes (apparition des cristaux très petits
de tobermorite) ; ce développement de surface peut aller de 3.000 cm²/g à 3.000.000 cm²/g environ. C’est pourquoi
la tobermorite est l’élément essentiel qui donne la résistance au ciment.
Le portlandite est l’élément faible du ciment ; en effet, il peut se carbonater à l’air pour donner la calcite
(CaCO3) ou se dissoudre dans l’eau pure ou acidulée avec des conséquences néfastes.
L’aluminate tétracalcique donne 4 CaO.Al2O3.13H2O et lors de sa formation, prise extrêmement rapide, il y
a une grande chaleur d’hydratation qui s’en dégage. D’autre part, ce produit réagit avec les eaux riches en sulfates :
4CaO.Al2O3. 13H2O + 3(CaSO4.2H2O) + 12H2O
3CaO.Al2O3. 3CaSO4. 30H2O + Ca(OH)2
sel de candlot ou bacille du ciment durci
La formation de sel s’accompagne d’une augmentation de volume apparent : création des contraintes et
destruction du ciment durci. D’où la nécessité de diminuer la teneur en alumine, donc en C 3A (ciments spéciaux
pour barrage, …).
IV.
FABRICATION DU CIMENT PORTLAND
La fabrication du ciment portland (C.P) peut se faire soit par voie sèche, soit par voie humide. Dans les
deux cas, les étapes de production sont les suivantes :



préparation des matières premières ;
cuisson du cru dans des fours appropriés ;
broyage du clinker et ajoute du gypse.
1°. Préparation des matières premières
Première phase :
Pour le calcaire :

abattage de la roche ;

concassage jusqu’à 60 mm d’épaisseur environ ;

stockage du concassé.
Pour l’argile :

extraction de l’argile ;

pré homogénéisation de l’argile et stockage.
Deuxième phase :
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
84
L’argile et le concassé du calcaire sont mélangés dans des proportions adéquates afin d’avoir un clinker
de composition donnée. Le mélange est ensuite intimement broyés jusqu’à 0.09 mm de diamètre des grains, et la
poudre (farine) obtenue est envoyée dans les silos d’homogénéisation et de stockage.
Lorsqu’on procède par voie sèche, cette poudre est envoyée directement dans des fours à cuisson ; ou
alors, elle est humidifiée pour avoir une pâte (10 – 30 % d’eau) lorsque la cuisson se fait par voie humide. Pour des
fours à cuve ou droits, de cette pâte, on modèle des briquettes "truffées" de charbon pulvérisé ou des granules que
l’on sèche avant cuisson dans des hangars avec le gaz issus de la cuisson.
2°. Cuisson
Les fours de cuisson actuels sont des fours rotatifs.
Le four rotatif comprend un tube en forte tôle, à revêtement intérieur de briques réfractaires, sa longueur
habituelle variant entre 60 à 65 m pour un diamètre d’environ 3 m. Il existe aussi des fours de 120 m de long. L’axe
est incliné à 4 % sur l’horizontale et la tête mobile porte des brûleurs à mazout ou à charbon pulvérisé. Des anneaux
de roulement assurent une vitesse de rotation d’un demi-tour ou d’un tour par minute.
La pâte (ou la poudre), introduite régulièrement à la partie supérieure, met 3h00 environ à parcourir le
four. On peut distinguer 4 stades ou zones dans l’opération de cuisson dans un four :
entre 20 – 200°C : zone d’évaporation de l’eau ;
entre 200 – 700°C : zone de préchauffage ;
entre 700 – 1100°C : zone de décarbonatation et volatilisation des alcalis. Les
composés mono
calciques et le tri-aluminate penta calcique s’y forment aussi ;
4°.
entre 1100 – 1500°C : zone de clinkérisation, c.à.d ; formation de la pierre noirâtre qui
donnera au
broyage le ciment.
1°.
2°.
3°.
Contrairement aux réactions qui se passent avant et qui sont endothermiques, la clinkérisation est
légèrement exothermique et elle se caractérise par les deux points particuliers suivants :


vers 1340°C et en phase liquide (rôle de Fe2O3 et Al2O3), C s’associe à A et F pour donner
C4AF et C3A ;
vers 1450°C et au sein de la phase liquide des aluminates, C s’associe à S, sans fusion mais
par diffusion mutuelle, et ils forment ainsi C2S qui se transforme plus ou moins en C3S.
Après cuisson, les clinkers d’un diamètre de 6 à 10 mm, s’échappent incandescents et traversent le
cylindre de refroidissement, tube incliné en sens inverse où la chute de température est accélérée par l’appel d’air
des souffleurs. On tend aujourd’hui à utiliser des refroidisseurs à cylindres multiples.
3°. Extinction et broyage
Avant broyage, les clinkers sont mouillés (ou soumis à un jet rapide de vapeur) puis stockés durant
quelques semaines : c’est l’extinction qui consiste à éliminer la chaux libre qui n’a pas réagi et qui accompagne les
silicates et les aluminates.
La dernière opération dans la fabrication du ciment consiste en un broyage de ce clinker en une poudre
impalpable et ajoute de plus ou moins 3 % de gypse comme retardateur de prise en même temps qu’il accroît la
résistance au début du durcissement.
4°. Contrôle de qualité
Une fois commencée la fabrication du ciment, il faut assurer un contrôle chimique permanent des
matières premières, de la poudre (farine) avant cuisson, du clinker obtenu et enfin du ciment moulu.
La nécessité de ce contrôle rigoureux se justifie par le fait que :
1°. une variation par exemple de 1 % vers la hausse du titre de CaCO 3 de la farine augmente de 14 %
le C3S et diminue de 13,5 % le C2S ;
2°. le charbon qui contient beaucoup des cendres (oxydes et sels divers) peut modifier profondément
la composition du clinker, et donc les propriétés et les qualités du ciment.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
85
Une augmentation par exemple de 1 % des cendres du charbon peut entraîner une diminution de
6,5 % de C3S et une augmentation de 5,6 % de C2S ;
3°. les éléments secondaires comme la magnésie, les alcalis et la chaux libre sont à contrôler
rigoureusement et devront être confinés dans des limites acceptables.
La chaux libre est due :

au surdosage du cru en CaCO3 ;

à la finesse (degré de broyage) insuffisante du cru qui entraîne une combinaison insuffisante
lors de la cuisson.
Le danger de cette chaux libre est son hydratation à long terme avec une augmentation apparente
du volume de 97 % (d’où gonflement du béton) ; de même que l’hydratation de magnésie
s’accompagne d’une augmentation de volume de 120 %. Quant au alcalis, entre autres
inconvénients, ils accélèrent la prise du ciment.
V.
LE PLATRE








Le sulfate de calcium se rencontre dans la nature sous les deux formes suivantes :
CaSO4 anhydre, l’anhydrite ;
CaSO4. 2H2O hydraté, le gypse ou pierre à plâtre.
Les gypses convenant à la fabrication des plâtres de construction ordinaire offrent en moyenne :
28 – 35 % de CaO ;
42 – 45 % de SO3 ;
20 – 30 % de H2O.
Le plâtre du commerce est un mélange en propositions fort variables de :
CaSO4, les surcuits (solubles ou insolubles) ;
CaSO4. ½H2O, plâtre proprement dit ;
CaSO4. 2H20, les incuits.
Quand le gypse est chauffé en présence de la vapeur d’eau libérée, les phénomènes suivants
s’échelonnent :

jusqu’à 120°C,la déshydratation est lente

de 120 à 130C, elle s’accélère ;

et à 160°C, toute la masse est transformée en semi-hydrate : CaSO4. ½H20 ;

si l’on pousse à 200°C, on recueille le sulfate anhydre :
CaSO4. 2H2O
160°C
CaSO4. ½H2O
200°C
plâtre
CaSO4
anhydrite
Dans un courant d’air sec, le gypse perd rapidement son eau de cristallisation et :




à 300°C, on obtient un anhydrite "soluble" qui, au refroidissement, absorbe l’humidité et fait prise ;
si l’on dépasse cette limite, une hydratation ultérieure devient beaucoup plus difficile ;
entre 600 – 900°C, le plâtre est "cuit à mort", il ne fait plus prise avec l’eau ;
au dessus de 1000°C, une fraction du sulfate se décompose en CaO :
CaSO4
CaO, et le plâtre peut encore durcir, mais très lentement, après gâchage.
Extrait de dictionnaire
liant nom masculin
1. Matière ajoutée à une autre, qui, en se solidifiant, en agglomère les parties composantes.
– Constr. Liant hydraulique : matériau pulvérulent durcissant à l'abri de l'air, sous la seule influence de l'eau, et
capable d'agglomérer des matières inertes (sables, graviers, etc.).
2. Constituant, non volatil ou semi-volatil, des peintures, véhiculant et agglutinant les pigments de couleur.
Syn. : médium
3. Élasticité. Le liant de l'acier.
4. Litt. Affabilité. Avoir du liant.
hydraulique adjectif
1. Relatif à l'eau.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
86
2. Qui durcit, prend sous l'eau. Liant, mortier hydraulique.
3. Qui met en jeu un liquide sous pression. Frein hydraulique.
clinker [klinkœr] nom masculin
(mot anglais)
Produit de la cuisson des constituants du ciment à la sortie du four, avant broyage.
ciment nom masculin
(latin caementum, pierre non taillée)
1. Matière pulvérulente formant avec l'eau ou avec une solution saline une pâte plastique liante, capable
d'agglomérer, en durcissant, des substances variées.
Ciment prompt ou à prise rapide, qui fait prise en quelques minutes, par opp. au ciment à prise lente.
2. Toute substance interposée entre deux corps durs pour les lier.
– Fig., litt. Lien, moyen d'union.
3. Géol. Matière qui soude entre eux les éléments d'une roche.
portland [pcrtlãd] nom masculin
(mot anglais)
Ciment obtenu par le broyage, avec addition de gypse, des clinkers résultant de la cuisson vers 1500 0C d'un
mélange de calcaire et d'argile.
gâchage nom masculin
Action de gâcher
gâcher verbe transitif
(du francique waskon, laver)
1. Tremper et malaxer (du plâtre, du ciment, du béton, etc.).
2. Compromettre l'existence, la qualité de (qqch), détruire par un mauvais emploi. Gâcher une occasion, de
l'argent.
– Fam. Gâcher le métier : travailler à trop bon marché.
ouvrabilité nom féminin
Constr. Propriété d'un béton fraîchement gâché de se laisser aisément mettre en place dans les moules et
coffrages.
capillaire adjectif
(latin capillaris)
1. Qui se rapporte aux cheveux. Soins capillaires.
2. Fin comme un cheveu. Tube capillaire.
3. Anat. Vaisseau capillaire ou capillaire, n.m. : vaisseau filiforme à parois très fines, qui unit les artérioles aux
veinules, permettant les échanges nutritifs et gazeux entre le sang et les cellules
hydratation nom féminin
1. Introduction d'eau dans l'organisme, dans les tissus.
2. Chim. Fixation d'eau sur une espèce chimique ; transformation en hydrate.
truffer verbe transitif
1. Garnir de truffes. Truffer une volaille.
2. Fig. Remplir, bourrer. Truffer un discours de citations.
prise nom féminin
(de pris, participe passé de prendre)
1.a. Action de saisir, de tenir serré. Maintenir la prise.
– Lâcher prise : cesser de serrer, de tenir ce que l'on avait en main ; fig. , abandonner une tâche, une entreprise.
b. Action, manière de saisir l'adversaire, dans une lutte, un corps à corps. Prise de judo.
– Être aux prises avec : lutter contre ; être tourmenté par.
c. Ce qui permet de saisir ; aspérité, saillie. Alpiniste qui cherche une prise.
– Fig. Avoir prise sur : avoir des moyens d'exercer une action sur.
– Donner, laisser prise à : fournir la matière ou l'occasion de s'exercer à. Donner prise au jugement, à la critique.
d. Mécan. Prise directe : combinaison d'un changement de vitesse dans laquelle l'arbre primaire transmet
directement le mouvement à l'arbre secondaire ; fig. , contact immédiat, étroit. Être en prise directe avec les
réalités du terrain.
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
87
2.a. Action de s'emparer de qqch, de faire ou de retenir prisonnier qqn. Prise de la Bastille. Prise d'otages.
b. Ce qui est pris. Prise de guerre.
3.a. Action de recueillir, de capter qqch. Prise de sang.
– Prise de son : ensemble des opérations permettant d'enregistrer une situation sonore quelconque.
– Prise de vues : enregistrement des images d'un film. (En photographie, on écrit prise de vue.)
b. Dispositif servant à capter ; bifurcation au moyen de laquelle on détourne une partie de la masse d'un fluide.
Prise d'eau.
– Prise de courant ou prise : dispositif de branchement électrique relié à une ligne d'alimentation.
– Prise de terre : conducteur ou ensemble de conducteurs servant à établir une liaison avec la terre.
4. Action d'absorber (notamment un médicament) ; quantité administrée en une fois. La dose sera répartie en
plusieurs prises.
– Pincée de tabac en poudre aspirée par le nez.
5. Action de se mettre à avoir, d'adopter (une attitude). Prise de position.
– Prise de contact : première rencontre.
– Prise de conscience : fait de devenir conscient de qqch (notamment de son rôle, de sa situation, etc.).
– Prise de possession : acte par lequel on entre en possession d'un bien, d'une fonction, d'un territoire, etc.
– Prise à partie : action d'attaquer qqn ; Dr., voie de recours qui était exercée contre un juge qui avait abusé de
son autorité.
6. Fait de se figer, de se durcir. Ciment à prise rapide.
retardateur, trice adjectif
Qui ralentit un mouvement, une action chimique.
– Mil. Action retardatrice : forme du combat défensif menée sur des positions successives pour ralentir la
progression de l'adversaire.
plâtre nom masculin
(grec emplastron, modelé)
1. Matériau résultant de la cuisson modérée du gypse, employé sous forme de poudre blanche qui, mélangée à
l'eau, fait prise en formant une masse à la fois solide et tendre. Boucher un trou avec du plâtre.
2. Ouvrage moulé en plâtre ; sculpture (modèle ou reproduction) en plâtre.
3. Chir. Appareil de contention et d'immobilisation moulé directement sur le patient avec du plâtre à modeler et
de la tarlatane.
plâtres pluriel
Ouvrages de bâtiments (ravalement, enduits, etc.). Tous les plâtres sont à refaire.
Table des matières
Chapitre I :
LA FERMENTATION ALCOOLIQUE…………………………………………………1
Introduction…………………………………………………………………………………………..1
La brasserie ou industrie de la bière…………….………………………………………………1
Définition……………………………………………………………………………………..…1
Matières premières……………………………………………………………………………1
Préparation de la bière……………………………………………………………………….1
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
88
Observations…………………………………………………………………………………………..3
Les vins et cidres……………………………………………………………………………………..4
Extrait de dictionnaire……………………………………………………………………..………..5
Chapitre II :
LA SUCRERIE……………………………………………………………………………6
Introduction…………………………………….……………………………………………………..6
Les sucres réducteurs ………………………………………………………………….……6
Le saccharose : ………….……………………………………………….……………………6
Production du sucre de betterave……..……………………………………….…………………6
Extraction du jus sucré………………………………………………………………………6
Purification du jus sucré ……………………………………………………………………7
Cristallisation du sucre ………………………………………………….………………….7
Raffinage du sucre……………………………………………………….……………………7
Production du sucre de canne…….…..……………………………………….…………………8
Extrait de dictionnaire……………………………………………………..………………………..9
Chapitre III :
LES SAVONS ET DETERGENTS……………………………………..…………..10
Les corps gras……………………………………………………………………………………….10
Définition………………………….…………………………………………….…………….10
Classification des corps gras ……………………………………………………………..11
Extraction des corps gras d’origine végétale…………………………………………..12
Industrie de la savonnerie………………………………………………………………………..12
Définition………………………………………………………………………………………12
Fabrication – type d’un savon…………………………………………………………….13
Savons divers…………………………………………………………………………………14
Les détergents……………………………………………………………………………………….14
à anions actifs …………………………………………..…………………………………14
à cations actifs ………………………………..……………………………………………14
sans ions actifs………………………………………….……………………………………14
Extrait de dictionnaire…………………………………………………………………………..…15
Chapitre IV :
LE PETROLE ET LES CARBURANTS………………………………………….17
Les gisements de pétrole…………………………………………………………………………..17
Traitement du pétrole………………………………………………………………………………17
Introduction……………………………………………………………………………..…….17
Traitement du pétrole……………………………………………………………………....17
La chimie du pétrole…………………………………………………………………………….….19
La composition chimique du pétrole……………………………………………………..19
Traitement chimique du pétrole……………………………………………………….…19
Remarques………………………………………………………………………………………….…20
Indice d’octane………..………………………………………………………………….……20
Additifs des carburants………….……………………………………………………….…20
Extrait de dictionnaire…………………………………………………………………… …..……21
Chapitre V :
LES PEINTURES ET VERNIS……………………………………………………..22
Définitions : …………………………………………………………………………………………22
Rôle : ………………………………………………………………………………………………….22
Classification : ………………………………………………………………………………………22
Constituants : ……………………………………………………………………………………….22
Les liants……………….………………………………………………………………………22
Les pigments………………………………………………………………………………….22
Les composés volatils………………………………………………………………………23
Les additifs…………………………………………………………………………………….23
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
89
Processus de séchage ……………………………………………………………………………..23
séchage physique ……………………………………………………………………………23
séchage chimique ……………………………………………………………………………23
Les peintures à l’huile……………………………………………………………………………..24
Les corps gras : la siccativité………………………………………………………………24
Les huiles siccatives (liants) ………………………………………………………………24
Les fluidifiants…………..……………………………………………………………………24
Les siccatifs……………………………………………………………………………………24
Les pigments…………………….……………………………………………………………24
Les vernis……………………………………………………………………………………………..24
Extrait de dictionnaire…………………………………………………………………….…….…25
Chapitre VI :
LES COLORANTS……………………………………………………………………..26
Introduction………………………………………………………………………………………….26
Le Spectre électromagnétique……………………………………………………………..26
Définitions……………………………………………………………………………………..26
Matières premières et réactions…………………………………………………………………27
Classification des colorants ……………………………………………………………………..27
Origine : ……………………………………………………………………………………….27
Mode de teinture : …………………………………………………………………………..27
Nature chimique : …………………………………………………………………………..28
Extrait de dictionnaire……………………………………………………………………..………31
Chapitre VII :
LES POLYMERES…………………………………………………………………….34
Définitions…………………………………………………………………………………………….34
Le polymère …………………………………………………………………………………..34
Le plastique …………………………………………………………………………………..34
Le caoutchouc………………………………………………………………………………..34
Classification des plastiques……………………………………………………………………..34
Les thermoplastiques (T.P) ………………………………………………………………..34
Les thermodurcissables (T.D) …………………………………………………………….34
Remarque………………………………………………………………………………………34
Les réactions de polymérisation…………………………………………………………………34
Polymérisation par addition……………………………………………………………….34
Polymérisation par condensation…………………………………………………………35
Remarque : la Copolymérisation………………………………………………………….35
Etude de quelques polymères……………………………………………………………………36
Les thermoplastiques…………….…………………………………………………………36
Les polyoléfines……………………………………………………………………………36
Le chlorure de polyvinyle ou polychlorure de vinyle : PVC……………………..38
Les polyamides……………………………………………………………………………39
Les polyacryliques ou polyacryles…………………………………………………….41
Les thermodurcissables…………………………….………………………………………43
Les phénoplastes (Bayer, Baekeland) ……………………………………………….43
Les aminoplastes………………………………………………………………………….44
Les polyesters……………………………………………………………………………..45
Les caoutchoucs……………………………………………………………………………..47
Le caoutchouc naturel…………………………………………………………………..47
Les caoutchoucs synthétiques…………………………………………………………48
La cellulose et ses dérivés………………………………………………………………….49
Introduction………………………………………………………………………………..49
Préparation de la cellulose……………………………………………………………..49
Utilisation …………………………………………………………………………………51
Les additifs aux polymères……………………………………………………………………….53
Les plastifiants ………………………….……………………………………………………53
Les stabilisateurs ……………………………………………………………………………53
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
90
Les colorants …………………………………………………………………………………53
Les additifs du caoutchouc ………………………………………….……………………54
Traitement et mise en œuvre des polymères……………….…………………………………55
Techniques des polymères thermodurcissables………………………………………55
Le moulage par compression…………………………………………………………..55
Le moulage par transfert………………………………………………………………..55
Techniques des polymères thermoplastiques………………………………………….55
Le moulage par extrusion………………………………………………………………55
Le moulage par injection………………………………………………………………..56
Le moulage par soufflage……………………………………………………………….57
Le thermoformage………………………………………………………………………..57
Techniques diverses de mise en œuvre des polymères………………………………58
Le calandrage(ou garniture) ………………………………………………………...…58
L’enduction…………………………………………………………………………………58
La soudure…………………………………………………………………………………58
Le filage…………………………..…………………………………………………………58
Extrait de dictionnaire……………………………………………………………………………..59
Chapitre VIII:
LES EXPLOSIFS……………………………………………………………………...64
La nitrocellulose…………………………………………………………………………………….64
Usages………………………………………………………………………………………….64
Obtention………………………………………………………………………………………64
Classification………………………………………………………………………………….64
Force et potentiel d’un explosif…………………………………………………………………..64
Les poudres colloïdales…………………………………………………………………………….65
Définition et caractéristiques……………………………………………………………..65
Tests sur poudres colloïdales……………………………………………………………..65
Types de poudres colloïdales………………………………………………………………65
Extrait de dictionnaire……………………………………………………………………………..66
Chapitre IX:
L’INDUSTRIE DE LA SILICE………………………………………………………...67
Généralités……………………………………………………………………………………………67
La silice…………………………………………………………………………………………67
Les silicates……………………………………………………………………………………67
Matériaux de construction………………………………………………………………………..68
Les produits naturels…………………………………….…………………………………68
Les briques réfractaires……………………………….……………………………………68
Industrie du verre…………………………………………………………………………………..69
Définition et caractéristiques……………………………………………………………..69
Les constituants du verre………………………………………………………………….70
Les types de verre………………………………………………………………………………..…71
Travail du verre……………………………………………………………………………………..71
Les céramiques………………………………………………………………………………………71
Les argiles……………………………………………………………………………………..71
Les céramiques……………………………………………………………………………….72
Extrait de dictionnaire……………………………………………………………………………..74
Chapitre X:
LES ENGRAIS CHIMIQUES……………………………………………………..…...76
Généralités……………………………………………………………………………………………76
Types d’engrais………………………………………………………………………………………76
Les engrais azotés…………………………………….……………………………………..76
Les engrais phosphatés…………………………………….………………………………78
Les engrais potassiques…………………………………….………………………………80
Les engrais composés…………………………………….…………………………………80
Extrait de dictionnaire……………………………………………………………………………..81
Chapitre XI Appendice :
LES LIANTS…………………………………………………………….82
Introduction………………………………………………………………………………………….82
Composition du ciment Portland………………………………………………………………..82
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
91
Réactions sur le ciment……………………………………………………………………………83
la prise…………………….……………………………………………………………………83
le durcissement………………………………………………………………………………83
Fabrication du ciment Portland.…………………………………………………………………83
Préparation des matières premières……………………………..………………………84
Cuisson………………………………..……………………………………………………… 84
Extinction et broyage………………………………..………………………………………84
Contrôle de qualité……………………………………..……………………………………85
Le plâtre…………………………………………………………………….…………………………85
Extrait de dictionnaire……………………………………………………………………..………86
TABLE DES MATIERES…………………….…………………………………………………………….88
C:\Users\USER\Desktop\Chimie Ind. 6° complet.doc Edition du 17/12/20
Page
92