Chimie des matériaux BTS CIM ( module 9 : 7h) 1. DÉFINITIONS

Chimie des matériaux BTS CIM ( module 9 : 7h) Eclipse à Chéraute
Programme :
1. DÉFINITIONS:
1.1. CHIMIE:
La chimie est la science qui étudie la composition, les réactions et les propriétés de la MATIÈRE.
La chimie est par nature interdisciplinaire et relie les sciences naturelles, elle a un rôle
indispensable dans le fonctionnement de notre monde et dans l'existence de la vie.
1.2. MATIÈRE :
La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus
communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux.
Elle occupe de l'espace et la quantité de matière se mesure à l'aide de la masse (lorsqu'il s'agit de
compter des particules de matière, on utilise la mole).
Ce cours sera complété par des exposés sur chacune des 5 familles de matériaux (en distinguant les alliages à
mémoire de forme) , réalisés par les étudiants, présentés à la classe .
L'évaluation de ces exposés portera sur la prestation orale(10' + 5' Questions) et le dossier papier informatisé .
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1.2.1. ÉTATS DE LA MATIÈRE
●l'état solide: Un solide possède une forme
Les molécules ou les atomes sont liés rigidement dans des assemblages souvent cristallins.
●l'état liquide:Un liquide prend la forme du récipient. Sa surface au repos est plane et horizontale.
Les molécules ou les atomes sont liés en longues chaînes déformables . Image des spaghettis .
●l'état gazeux: Un gaz n'a pas de forme propre il tend à occuper toute la place disponible.
Les molécules ou les atomes sont très peu liés entre elles.
Elles sont beaucoup plus éloignées que dans l'état solide et l'état liquide et s'agitent beaucoup .
On qualifie de vaporeuse une personne dont l'attitude est instable et agitée .
Exercices :
Nommer un exemple de corps pur pour chaque état ainsi que sa formule chimique.
Que peut on dire de l'eau, sur terre , du point de vue états de la matière ?
Nommer et décrire sommairement d'autres états de la matière :Plasma, verre,...
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1.3. MATÉRIAUX :
Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire
des objets.
Un matériau est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés particulières et
mise en œuvre en vue d'un usage spécifique.
1.3.1. PRÉSENTATION DES DIFFÉRENTES CLASSES DE MATÉRIAUX
1.3.2. SITUER LES ÉLÉMENTS CHIMIQUES DE BASE DES MATÉRIAUX DANS LE
TABLEAU PÉRIODIQUE:
Notation des éléments chimiques.
LIAISON ENTRE LES ATOMES ET FORMATION DE MOLÉCULES
Dans une même colonne du tableau périodique, on a placé des éléments aux propriétés chimiques semblables.
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1.3.3. LIAISONS CHIMIQUES:
●Liaison covalente:Deux atomes mettent en commun un doublet d'électrons .
●Liaison ionique:Attraction électrostatique d'ions entre ions portant une charge de signe contraire .
1.3.4. COMPOSITION CHIMIQUE DES MATÉRIAUX:
MÉTAUX:
Un ou plusieurs métal
avec parfois un autre
élément:
Ex: acier
alliage Fe+C
Liaison métallique:
Mise en commun par
plusieurs millions
d'atomes d'électrons libres
qui permettent aussi la
conduction électrique.
Malléables , ductiles et
tenace.
CÉRAMIQUES
Techniques:
liaisons ioniques ou
covalentes.
Matériaux cristallins.
Ordre à longue distance.
Dures et Fragiles .
Faible ténacité.
●Mise en forme:
A l'état solide(poudre)
puis chauffée.
VERRES
Dans le langage
scientifique, le mot verre
désigne un matériau
amorphe (c'est-à-dire non
cristallin) présentant le
phénomène de transition
vitreuse.
Le plus souvent, le verre
est constitué de dioxyde
de silicium (silice SiO2) et
de fondants avec des
additifs, comme des
oxydes métalliques (PbO,
crystal), et autres donnant
des teintes et autres
propriétés.
liaisons ioniques ou
covalentes.
Pas d'ordre à longue
distance.
Durs et Fragiles
●Mise en forme:
A l'état liquide
POLYMÈRE:
Matériau organique.
Assemblage de molécules
identiques (monomère),
formant des chaînes
carbonées.
Liaisons COVALENTES
dans les chaînes .
Liaison physique de Van
der Waalls entre chaînes
et parfois pont covalent.
Propriétés mécaniques
dépendantes des liaisons
et du monomère.
●Amorphe:
En chimie, un composé amorphe est un composé dans lequel les atomes ne respectent aucun ordre
à moyenne et grande distance, ce qui le distingue des composés cristallisés. Les verres(minéraux,
organiques ou métalliques), les élastomères et les liquides sont des composés amorphes.
●Transition vitreuse :
Le verre est obtenu à partir d’une phase liquide (T > Tf (°C) ) . À T=Tf, le liquide ne peut cristalliser
car la viscosité et/ou la vitesse de refroidissement est trop forte. Les atomes n'ont pas le temps de
se déplacer pour former le cristal. Un liquide SURFONDU se forme, solidifié au point de transition
vitreuse, Tg. {Tg < Tfusion } . http://fr.wikipedia.org/wiki/Verre#Transition_vitreuse
Pour une température inférieure à Tg, le matériau est un solide avec le désordre structural d’un
liquide . c'est un verre. Le désordre, et donc l’entropie, sont plus élevés dans un verre que dans un
cristal.
Ainsi, le verre est un matériau métastable, évoluant inévitablement vers l’état cristallin mais
pouvant persister à l’état vitreux sur des périodes de temps très longues.
L’obsidienne, verre volcanique naturel, dont on peut trouver des spécimens vieux de plusieurs
millions d'années.
De l'eau surfondue (liquide à T° < O°C ), dans les nuages, givre brutalement au contact d'un objet, comme l'aile
d'un avion provoquant des catastrophes .
●Un fondant est une substance qui sert à faciliter la fusion de certains corps en chimie (Ex le Soufre S
pour le verre classique à base de silice.
●Les Forces de Van de Waals (VdW), du nom du Hollandais Johannes Diderik Van der Waalls, (1837 -1923), prix
Nobel de physique 1910, sont des forces électromagnétiques résiduelles faibles, d’origine quantique, s’exerçant
entre des molécules et même des atomes neutres.
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1.3.5. LE TABLEAU DE MENDELEÏEV
Les lignes du tableau indiquent le nombre de couches électroniques ou PÉRIODE
Les colonnes I,II,III, .... indiquent le nombre d'électrons( e¯ ) périphériques.
Les éléments dits de transition (métaux) entre II et III ont 1 ou 2 e¯ périphériques.
LES GRANDES FAMILLES D'ÉLÉMENTS CHIMIQUES:
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