Depuis son institutionnalisation la science est surtout consommatrice de crédits, de moyens et de personnes, et elle produit en échange de l'information. La question est alors d'où lui viennent ces moyens.

Son activité est difficile à évaluer et de nombreux discours et articles apparaissent à divers moment pour justifier son existence et clamer son utilité ou, a contrario dénoncer ses extravagances et leur coûts prohibitifs.

Comment, et par quelle évolution, la recherche scientifique est-elle devenue aussi importante?

En fait sur le plan social, la science va jouer des rôles divers et va tendre à se faire accaparer par différents pouvoirs, en contrepartie d'activités diverses.

L'Eglise est la première à abriter des penseurs critiques. Dans l'antiquité le savoir n'est pas divisé. Comprendre le monde est une activité philosophique et/ou religieuse. Toutes les religions ont leur analystes et leurs scribes. Si le polythéïsme peut se permettre un monde éclaté et pas nécessairement cohérent. Le monothéïsme qu'il soit juif, chréthien ou islamique personnalise dieu. La révélation porte sur l'alliance, l'histoire du monde, l'organisation de celui-ci. Les clercs sont prètres, juges puis médecins, astrologues et astronomes. Des écoles sont consacrés à la conservation et la transmission de tout ce savoir. Elles se consacre à l'analyse apologétique, mais inévitablement à une forme critique. Ces écoles vont devenir des centres importants. Pour l'europe Bologne est la première université.  Avec Thomas d'Acquin, c'est une tradition de considérer que Dieu est cohérent. Le monde est logique. L'homme est libre de choisir et pour cela, il lui faut comprendre. C'est là une source de nombreuses "hérésies" dont fera partie le  protestantisme. Le fait de garder sous contrôle ces penseurs n'est pas non plus un élément négligé. Le procès de Galilée est beaucoup plus complexe que ce qui en a été dit plus tard.

Tous ces chercheurs et pendant longtemps, ont conservé un esprit religieux, lire Descartes a ce sujet. Il résout la question du réel et de sa possible compréhension par l'homme: "C'est Dieu qui a établi ces lois en la nature, ainsi qu'un roi établit des lois en son royaume" , lettre à Mersenne le 15 avril 1630. 

Discours de la méthode 5^ème partie: "J'ai remarqué certaines lois, que Dieu a tellement établies dans la nature, et dont il a imprimé de telles notions en nos âmes, qu'après y avoir fait assez de réflexion, nous ne saurions douter qu'elles ne soient exactement observées, en tout ce qui est ou qui se fait dans le monde".

Mais il ne publie pas son "Monde" à cause de la condamnation de Galilée.

La Réforme, puis la Révolution française et son anti-cléricalisme vont rompre le lien et l'état va se charger de prendre les chercheurs sous son aile. Ceci est d'autant plus important qu'une partie de leurs travaux a une application militaire et fournit la matières aux ingénieurs du génie disciples de Vauban et aux artilleurs dont un certain Bonaparte.

Bonaparte crée l'école polytechnique, soutien les chercheurs de son époque et les utilise pour faire des armes ou le service des armées (géométrie descriptive de Monge, recherche sur la conservation des aliments de Nicolas Appert, remplacement du sucre de canne par le sucre de betterave, poudres, savons etc, ) La science de l'Empire est totalement au service de l'état.

Les exemples les plus fameux sont le centre de Los Alamos où les USA au cours de la seconde guerre mondiale ont développés la bombe atomique.
La course à la lune entreprise par les USA et l'URSS dès 1959 avait pour objectif à peine caché la mise au point de missiles intercontinentaux suffisament puissant et suffisament précis pour maintenir une dissuasion par les armes nucléaires que l'avion ne pouvait plus assurer.
Le libéralisme économique des USA plus qu'en europe a induit une recherche industrielle qui fait de plus en plus des grandes entreprises le véritables financiers de la recherche techno-scientifique.

La législation sur les patentes commence en Angleterre en 1624, les autres pays vont suivre assez lentement en fonction de l'évolution de leur industrie. En 1790 les Etats-Unis et en 1791 la France font de même, le reste de l'Europe attendra la fin des guerres napoléoniennes pour faire de même. Prusse en 1815, Bavière en 1825, Wurtenberg en 1836, puis toute l'Europe dont la Russie, l'Amérique du sud. Au début le rôle des bureaux de brevets est assez limité, mais la mécanisation et l'accroissement du commerce vont leur donner un rôle plus important.

Se pose alors la question des effets du brevets sur le progrès technique. Quelle politique appliquer en la matière? Que doit-on breveter, en chimie les premier brevets protégeaient le produit fabriqué.  Il va de soit qu'il en découle un monopole qui interdit toute concurrence. Mais dès que la durée du brevet est écoulée, il devient possible à d'autre de fabriquer le même produit. Souvent un fabricant n'ayant pas les capacités de répondre à la demande autorise un autre industriel, moyennant paiement d'une redevance de fabriquer le produit breveté. C'est ce qui constitue une licence d'expoitation.
Néanmoins cette protection peut constituer un frein au développement économique en interdisant de bénéficier d'un procédé de fabrication plus efficace du même composé.
D'autres questions se sont posées, doit-on breveter l'usage d'un composé? Certains produits ont des propriétés diverses qui ont été plus tardivement découvertes. La nitroglycérine n'est pas qu'un explosif c'est aussi un médicament du système ciculatoire, l'aspirine, le DDT n'ont pas été d'abord utilisés comme médicament ou insecticide.
L'actualité nous donne un exemple difficile et fabuleux des brevets pris sur les codes génétiques, la question devient éthique tout autant qu'économique.

En 1877 l'Allemagne alors unifiée par Bismarck, uniformise sa réglementation et la modifie en 1891. Afin d'éviter la sclérose, on libère la protection du produit et on protège la méthode de fabrication. Les autres pays vont suivre la même voie avec plus ou moins de retard, tandis que le France, l'Italie, l'Espagne et la Belgique maintiennent la protection du produit breveté, assurant un monopole d'une quinzaine d'année, indépendamment de la méthode de fabrication. Ce fut une des causes du déclin de la recherche industrielle en France, notamment en chimie organique des colorants. Un procès resté célèbre, opposa la société Renard Frères à Monnet & Dury, au sujet de la fuschine dont Renard détenait le brevet, tandis que Monnet-Dury appliquait un procédé de fabrication différent lui permettant de vendre sous un autre nom, le même colorant à beaucoup moins cher. Selon la loi française Monnet & Dury furent condamnés en 1863. D'autre procès de ce type entraînèrent des industriels à s'implanter en Allemagne ou en Suisse, pour continuer à vendre en France.

Les droits de douane n'y purent rien changer, car des firmes allemandes et suisses vinrent s'implanter en France et couvraient leurs découvertes par des brevets allemands. En 1900, il y avait en France 9 usines importantes de fabrication de colorants, six étaient allemandes, deux suisses et une seule française.

Les tentatives d'unifier les réglementations par des conventions internationales, furent difficiles, car ceux qui possédaient une industrie forte avaient tout intérêt à retarder leur signature. En 1883 la première convention ne regroupaient que quelques pays et l'Allemagne ne la ratifia qu'en 1903.

Les brevets actuellement sont organisés en France autour de l'INPI , institut national de la propriété industrielle. Malgré les accords internationaux, les brevets européens, les conflits restent de même nature tout en étant déplacés au domaine de la biologie (brevetabilité des gènes) et de l'électronique-informatique.

Le rôle des états ne disposant que des droits de douanes et de la législations de brevets n'a pas toujours été très heureux, ni très cohérent.

Dès la Fin du 18^ème siècle et le début du 19^ème deux théories économiques s'affrontent dans les pays industriels, le "laisser faire, laisser passer" libéral, et l'interventionnisme protectionniste. De fait rien n'était très clair et l'opportunisme fut une règle générale.

Dans une première étape l'état ne se préoccupa que fort peu de l'industrie chimique, à l'exeption des poudres et explosifs qui fut rapidement un monopole d'état. Dès 1850 on créa en France une commission chargée de veiller à la pureté de l'atmosphère. La Prusse adopta le principe de versement de dommages et intérêts résultants des nuisances industrielles. Les grandes villes suisses, comme Bâle, cédèrent des concessions pour l'industrie chimique dès 1854, mais les pollution de l'air et des eaux furent soumis à un contrôle strict des inspecteurs sanitaires. L'Angleterre, pays le plus industrialisé de l'époque promulgua deux lois: L'alkali act le 1/1/1864 qui oblige les usines de soude à récupérer l'acide chlorhydrique gazeux et interdit tout rejet polluant dans les rivières, (Etendue en 1892 à toute l'industrie chimique), et le "Factory act, qui établit la responsabilité des industriels dans les maladies professionnelles.

L'interventionnisme de l'état ne se borne pas à la protection des populations, mais aussi à celle des groupes d'intérêts économiques. On oblige les industries à utiliser l'alizarine naturelle pour teindre les uniformes des armées, afin de protéger les cultures intérieures. En France pour défendre les intérêts de vignerons on décida de maintenir élevé le prix de l'alcool de distillation du vin utilisé dans l'industrie. A cette époque on crée en France et en Angleterre les Régies des Alcools.

Dans les années 1870, l'administration douanière allemande abaissa les droits de douane sur la soude. En quelques années six usines allemandes déposèrent leur bilan, tandis que les exportations en provenance d'Angleterre doublèrent en cinq ans.

En 1878 l'Amérique mit en place de sévères droits de douane sur les colorants. Ceci provoqua le départ d'une industrie chimique locale. Entre 1883 et 1894, sous la pression de l'industrie textile, les droits furent baissés. L'effet immédiat en fut l'effondrement de l'industrie des colorants, qui malgré un relèvement des droits ultérieurs ne réussit plus jamais à se reconstruire.

En 1880, la Russie réforme à la hausse ses droits de douane pour soutenir son industrie avec succès.

L'état intervient aussi au niveau de la création des laboratoires, d'écoles. Très important en Allemagne, cet effort fut ailleurs diversement suivi. Le département chimie de l'école polytechnique de Karlshrue comptait en 1880, 41 professeurs, les autres villes étaient dotées de façon comparable. Les laboratoires de Liebig à Giessen, de Bunsen à Heidelberg, de Kékulé à Bonn et d'Hofmann à Berlin avaient une renommée internationale.

Ailleurs les efforts sont moindres, on envisage la suppression du département de chimie de Manchester en 1857, ville du textile utilisant les colorants. En France c'est la ville de Paris qui supplée l'état dans le création de l'école de Physique et Chimie, tandis que les industriels du nord créent l'IDN. Aux U.S.A trois universités disposent d'un laboratoire de recherche de chimie organique accueillant quelques dizaines d'étudiants (Massachusetts, Pennsylvanie et Virginie).

Les RESULTATS:

L'Allemagne.

En 1861 une petite entreprise s'installa dans la banlieue de Mannheim (Bade-Wurtemberg). La municipalité l'obligeant à quitter la ville, elle part à Ludwigshafen dans le palatinat, mais garda son nom de badische. Elle s'adjoint la coopération de chimistes qui réussirent la synthèse de l'alizarine. En 1871 elle fabriquait 15 t d'alizarine de synthèse avec 520 employés. En 1900 la Badische Anilin und Soda Fabrik, ou BASF fabriquait 2000t d'alizarine avec 6700 ouvriers, 500 ingénieurs et techniciens. En 1914 la BASF était un des plus important complexe chimique du monde.

MLB crée en 1862 à Höschst fabriquait des colorants synthétiques, en 1867 elle vendait dans le monde entier colorants et médicaments comme l'antipyrine et le pyramidon. Bayer, AGFA, Merck datent de la même époque. L'industrie chimique allemande est la première du monde et de loin en 1914.

La Suisse.

Bale acceuille, Ciba, Geigy, Sandoz, Durand-Huguenin, face à la concurrence allemande ces sociétés abandonnent la fabrication de colorants à fort tonnage pour se spécialiser dans le composés spécifiques à forte valeur ajoutée. Disposant d'énergie hydro-électrique la suisse lance la fabrication électrochimique de l'aluminium.

L'Angleterre

En 1850 c'est la puissance dominante, son industrie chimique exporte dans le monde entier. Elle restera dominante dans le domaine minéral produisant soude, ammoniac, acide sulfurique, mais la chimie organique ne se développe pas et les tentatives faites ne resistent que mal à la concurrence allemande.

Les Etats Unis.

Le pétrole découvert en Pennsylvanie, oriente fortement l'industrie américaine. En 1859 la première raffinerie est opérationnelle. Les besoins de l'industrie du pétrole vont entraîner l'émergence d'une industrie chimique minérale concurrentielle de l'industrie anglaise. Mais l'industrie des colorants ne se remets pas des hésitations douanières et il faudra attendre la fin de la première guerre mondiale pour voir se constituer une industrie chimique organique.

La Russie.

Marché privilégié de l'industrie allemande elle accueillera les gros consortium allemands qui installent des usines qui transforment sur place des produits fabriqués en allemagne.

La France.

L'ensemble d'entreprise chimique française était composé de petites unités, qui peinaient à soutenir la concurrence internationale. Un traité de 1860 avec l'Angleterre abaissait les droits de douane. La dispersion des unités, des matières premières, des produits, la non valorisation des sous-produits et les retards à l'innovation n'ont pas permis un développement rapide. Seules les grosses productions minérales supportaient ces conditions économiques. Soude, Acide sulfurique. Il est à noter qu'en 1900 aucune usine n'utilisait le procédé de contact utilisé à l'étranger. Un essai de fabrication d'aluminium en 1860 se solda par un échec et ce ne fut qu'après 1880 qu'on réussit la fabrication électrochimique de ce métal.

En chimie organique, à Lyon les frères Renard installèrent une usine de colorant, mais le procès de l'alizarine les ruinât et l'entreprise fit faillite en 1868.

En 1870 deux firmes s'installèrent en région parisienne pour produire des colorants. Mais face à la concurrence allemande, la diversification des produits ne permit pas une grand développement.

Conclusion.

Même si la Science est différente de la Technique, il faut bien admettre qu'elle ne produit pas par elle même de quoi subvenir à ses propres besoins, qui vont croissants.

Les échanges Sciences/Techniques sont à la fois l'échange de faits et d'observations ainsi que le développement de réactions nouvelles ou d'améliorations de procédés, mais ils comportent une annexe financière, qui permet la poursuite des travaux scientifiques. La concentration des centres de recherche appliquée, même si elle augmente la taille du centre restant, est une concentration et implique une diminution du nombre total des chercheurs à plein temps et une répartition géographique de la recherche.

On peut tenter le parallèle entre la capacité financière d'une entreprise, qui lui permet d'investir, donc de faire des profits, donc de pouvoir investir etc.. avec l'accumulation d'information scientifique et technique, qui permet de développer une production, donc un profit, donc une recherche, source de nouvelles informations etc..

Si la concentration du capital mène à la disparition du capital, la concentration de l'information mène peut être aussi à la disparition de l'information. La question mérite d'être posée, même si la réponse ne peut être donnée ici.
 
 

Si le nom évoque l'Egypte ancienne sa magie et ses méthodes d'embaumement, il faut attendre le XIX^ème siècle pour que des techniques diverses, indépendantes comme la parfumerie, la métallurgie, la pharmacie, la fabrications de peintures, de colles, de ciments, de verres etc. soient reliées entre elles par un commun dénominateur à savoir une unique et commune vision de la matière. C'est d'ailleurs à cette époque qu'apparaît la notion d'industrie chimique qui se substitue peu à peu à une myriades d'activités diverses. C'est aussi cette vision unique et commune de la matière, qui va permettre l'émergence de secteurs totalement inconnus avant, préparation de matériaux de synthèses (les "plastiques"), photographie, textiles artificiels, médicaments synthétiques, carburants, lubrifiants etc.

L'imbrication entre la vision scientifique physique et chimique de la matière, et les techniques artisanales puis industrielles est telle que comme l'œuf et la poule on sait assez bien quoi est quoi, mais on ignore qui est le moteur de l'autre.

A cela s'ajoute l'explosion des sciences et techniques du vivant qui en reprenant au milieu du XXème siècle les méthodes de la chimie organique, les outils de la physique, va profondément modifier le paysage industriel.

Nous mangions du sucre extrait de la betterave, nous mangeons de l'aspartame de synthèse. Nous nous soignions aux extraits de plantes, nous nous soignons aux corticoïdes de synthèse et à l'insuline humaine biosynthéthique produite par des bactéries génétiquement modifiées.
 

Un classement peut être proposé, sans prétendre à tout décrire.

1° L'énergie chimique.

2° Les matières premières autres que dérivées de l'énergie.

3° La chimie de base.

4° La chimie fine.

5° La parachimie.

6° La pharmacie.

Sur terre, il n'existe que deux sources d'énergie, le nucléaire (fission artificielle) et le solaire (fusion naturelle). L'énergie chimique en présence d'une atmosphères riche en oxygène, est produite en grande partie par des réactions d'oxydation de dérivés carbonés, est en fait une énergie secondaire obtenue par voie biologique par captage d'énergie solaire dans des molécules carbonées. Les forces hydrauliques, éoliennes, marémotrices sont aussi une forme d'énergie solaire stockée physiquement par le mouvement de matière de la planète. La géothermie est une énergie nucléaire interne à la planète.

Les sources de l'énergie chimique sont le carbone fossile: charbon, lignite, tourbes, gaz et pétrole, et le carbone de la biomasse, bois surtout et dérivés charbon de bois, gaz et goudrons, mais aussi alcools etc.

Le charbon reste, au niveau mondial, la source d'énergie la plus importante, avec 40% de consommation. Le bois est aussi fondamental, car les calculs économiques se font sur la base des échanges commerciaux, qui ne prennent pas en compte l'utilisation locale. Voir le site web de la FAO, relatif aux forêts. En ce qui concerne la France des DOM comme la Guadeloupe ou la Réunion disposent de centrales électriques brûlant les résidus de canne à sucre (bagasses).

Voici un aperçu de la part des différentes sources d'énergies en France en 1999

Une industrie puissante s'est développée autour de ces matières premières. Donnant des carburants solides, liquides ou gazeux utilisés pour produire de la chaleur et de l'énergie via les moteurs à combustion interne et externe dont une part importante par les centrales électriques. Cette énergie est utilisé pour le chauffage, le transport, la production de matériaux (ciments, métaux) et de matière de base de synthèse (soufre, chlore, ammoniac), l'éclairage, la climatisation, la cuisine etc.

Une partie réduite (15 à 20%) de ces matières premières est réservé pour des transformations chimiques via des procédés spécifiques à chaque filière.

En 1999 en France 14,6 MT sur 99 MT de pétrole disponible ne sont pas utilisées à des fins énergétiques.

Les transformation initiales sont les suivantes.

Le charbon et la chaux donnent l'acétylène.

Le gaz méthane par pyrolyse conduit aussi à l'acétylène.

Le naphta (C6-C7) donne l'éthylène, le propène, le butène et le butadiène par vapocraquage, ainsi que le benzène et le toluène par déhydrocyclisation.

Le bois, charbon et le pétrole conduisent tous au gaz à l'eau à 1100°C, mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène pouvant être converti en méthanol.

Le bois par trituration donne de la cellulose.

Des procédés peuvent par des méthodes directes tirer de ressources naturelles des composés organiques, résine du pin, sève de l'hévéa, gélatine des os, furane de paille etc. La résine du pavot ne fournit pas que la matière première de stupéfiants mais aussi est une ressource de base de l'industrie pharmaceutique. Les huiles essentielles tirés de plantes aromatiques par un entraînement à la vapeur, les extraits à l'alcool sont des ressources de l'industrie des parfums.

La baisse de l'importance relative de cette ressource est due d'une part au succès de la pétrochimie, lui même relié au coût du pétrole, il est inutile d'extraire une molécule simple d'une ressource animale ou végétale quand la synthèse est bon marché. D'autre part l'évolution des biotechnologies est telle qu'il va devenir difficile de concurrencer cette filière même pour les molécules de grande taille. Il reste néanmoins un secteur où la synthèse n'est pas rentable car la production agricole est abondante (sous produits), simple (forêts), ou très proche des lieux de consommation. Il faut avoir à l'esprit que le prix du pétrole ne modifie pas que le prix de la matière première, mais aussi celui du transport et de la transformation.

Une tonne de houille fournit de 100 à 300 m ³ de gaz composé d'hydrogène, de méthane, d'éthylène de monoxyde de carbone de dioxyde de carbone et d'ammoniac. Un lavage à l'acide sulfurique dilué élimine l'ammoniac en sulfate d'ammonium destiné aux engrais et l'éthylène en éthanol. Le gaz restant, toxique à cause du CO est utilisé comme source d'énergie sur place.

Des composé aromatiques sont formés au cours de la pyrolyse et récupérés, (benzène, toluène, xylènes).

Un goudron est récupéré dont on faisait la créosote pour protéger les traverses de chemine de fer, et qui est actuellement fractionné en benzéniques, (naphtalène, anthracène), en phénols et en amines dont des hétérocycles.

Du coke utilisé en métallurgie surtout, mais aussi pour le gaz à l'eau et la préparation d'acétylène.

La recherche constante de valorisation des sous-produits entreprise par les industriels pétroliers a autorisé l'utilisation de toutes les fractions de distillation. Depuis le gaz (de pétrole liquéfié: GPL) jusqu'au résidu de distillation, les goudrons ou brai employés dans la fabrication de toitures imperméables et des revêtements routiers. (inventé par MacAdam, ce revêtement de goudron de charbon (coaltar) pour éviter la poussières dans les rues de Londres d'où le terme Tarmac donné aux pistes d'aéroport). En passant par les paraffines utilisées comme lubrifiant (huiles et graisses) ou imperméabilisant (vestes Barbour^®).

Après avoir tout utilisé ou presque, la recherche a eu pour objectif la transformation de produits de faible valeur en produits plus cher. Et cela implique alors des réactions chimique.

Le cracking ou craquage consiste à former des alcanes à chaîne courtes à partir des fractions lourdes. Initialement, vers 1920, il fallait une température élevée (800 à 1000°C) pour obtenir ce résultat, maintenant l'emploi de zéolithe comme catalyseur permet de réaliser l'opération vers 500°C. L'objectif est de produire des essences à partir de fuels lourds dont la valeur est moindre.

Le reforming ou reformage consiste à porter à haute température les alcanes généralement linéaires du pétrole brut, pour obtenir des radicaux qui en se combinants donnent des alcanes ramifiés. L'intérêt réside dans l'aptitude des alcanes ramifiés à résister à l'oxydation radicalaire sous l'action de la chaleur. Or le moteur à 4 temps a un meilleur rendement thermodynamique quand le mélange air/essence est fortement comprimé avant combustion. Ces alcanes sont les constituants du "Super" après ajout d'additifs divers dont des composés piègeant les radicaux libres.

Le vapocraquage ou steamcracking est destiné à la production d'alcènes et un peu de benzéniques à partir d'un fraction légère de pétrole (C6-C7) appelée Naphta. L'objectif est de fournir les matières de base de la chimie.

Voici les tonnages 1990 et 1999 (moyenne annuelle).

L'hydratation, conduit aux alcools en C2, C3 et C4.

L'oxydation par l'air en présence de catalyseurs donne les oxacyclopropanes ou époxydes. Ils ont peu d'utilisation directe, mais sont à leur tour transformés par addition:

d'eau en glycols, d'eux même en éther de glycols qui sont de solvants non ioniques efficaces, d'ammoniac en éthanolamines ou polymérisés en polyesters par des polyacides.

L'halogénation, donne des solvants halogénés, dont la consommation est actuellement en baisse pour plusieurs raisons, interdiction de par leur toxicité, baisse de consommation des dérivés, insecticide chlorés ou des fluorométhane, fréons dorénavant interdits comme fluides frigorifiques.

La condensation avec le benzène conduit à deux composés le styrène et le cumène.

La synthèse oxo permet la conversion en aldéhyde des alcènes.

La conversion en éthanal de l'éthylène remplace l'hydrolyse de l'acétylène plus coûteuse. Le procédé est consommateur de chlorure de palladium. Le métal est ensuite récupéré par du chlorure de cuivre, lui même enfin réoxydé par de l'oxygène.

L'ensemble est globalement exothermiquecontrairement au procédé à l'acétylène.

L'action directe de l'ammoniac sur le propène en présence d'oxygène et de catalyseur (Molybdate de bismuth, procédé Sohio par BPCA ) conduit à l'acrylonitrile, polymérisé ce dernier donne des textiles et sert de base à la fabrication de la fibre de carbone.

Ces deux composés sont utilisés comme intermédiaires dans la préparation de polymères, colorants, insecticides, explosifs, nylons etc.

L'alkylation de longues chaînes donne après sulfonation les détergents alkyl-arène-sulfonates.

La chloration est une voie vers les insecticides chloré.

La nitration fournit des explosifs et est une voie via les amines vers les colorants.

L'oxydation fournit des diacides: maléïque, orthophtalique et téréphtaliques.

L'hydrogénation donne le cyclohexane.

Ils sont classés en trois types selon leur propriétés physique, thermoplastiques, thermodurcissables, élastomères.

Les premiers sont généralement obtenus sous formes de granulé durs. Ils sont ramollis à chaud et formés après ajout d'additifs

Les deuxièmes doivent être polymérisés dans un moule et donnent directement une pièce finie, car le chauffage les durcit et ne permet pas de modification de forme.

Les derniers sont élastiques et proche du caoutchouc.

Pour un chimiste, le classement selon leur type de liaison chimique entre les motifs est plus opportun.

Vinyliques.

Ils proviennent d'une addition d'éthylènique ou de diène. Différents mécanismes sont employés. Ionique, radicalaire ou catalysés(Ziegler-Natta).

L'addition ionique est catalysée par un acide qui crée un carbocation.

Ce carbocation réagit sur la double liaison d'une seconde molécule en donnant un autre carbocation.

La réaction se poursuit par addition successive de molécule de monomère.

Elle est arrêtée par l'élimination d'un proton. On obtient donc toujours une double liaison en fin de polymérisation.

La polymérisation radicalaire est initiée par l'addition d'un composés donnant facilement des radicaux libres, peroxyde par ex.,

La propagation est encore une addition sur l'alcène donnant un nouveau radical

L'arrêt est provoqué par la rencontre de deux radicaux, R^. , RO^. ou HO^.;

La polymérisation catalysée selon le procédé Ziegler-Natta emploie un organo aluminique (Al(Et)₃) et un acide de Lewis (TiCl₄). Sans entrer dans le mécanisme, qui implique un complexe organo-métallique, l'intérêt de ce procédé est un meilleur contrôle de la longueur des chaînes, des ramifications et un travail dans des conditions de température et de pression plus faibles. La qualité du produit obtenu en fait une matière plus recherchée pour les application particulères, (gilet pare-balle, contenant résistant à la chaleur etc., donc plus cher. (pour en savoir plus voir le site de la sfc).

Avec le diènes conjugués des méthodes analogues donnent des élastomères.

Principaux polymères vinyliques.

Monomère A-CH=CH₂

A= H polyéthylène

A= CH3 polypropylène

A= C6H5 polystyrène

A= Cl polychlorure de vinyle

A= CN polyacrylonitrile
 

Polyesters.

Ils résultent de la formation d'une liaison "ester" entre un polyacide et un polyalcool. Pour obtenir de longues chaînes, on emploie des diacides et des dialcools.

L'éthane diol est condensé avec l'acide téréphtalique (diacide en para), pour fournir un polyester appelé commercialement Tergal, Dacron, etc.

Sous le nom de PET, polyéthylèntéréphtalate, il remplace de plus en plus le PVC pour les bouteilles de limonades et d'eaux minérales. Son recyclage est plus aisé et sa combustion dans les ordures ménagères ne produit pas de fumées acides, contrairement au PVC.

Les polyesters sont aussi employé dans des matériaux composite associés à la fibre de verre, coques de bateaux, carrosserie auto, etc.

La laque glycérophtalique est un polyester de glycérol (triol) et d'acide orthophtalique.

Polyamides.

La liaison entre les motifs monomères est cette fois une liaison amide. Elle est obtenu entre un diacide et une diamine, un w-aminoacide, ou par l'ouverture d'un lactame (amide cyclique). Les polymères sont dénomés Nylon, bien que ce soit une marque. Les plus important sont le Nylon 6/6 le plus ancien le Perlon ou Nylon 6 et plus récemment la Kevlar. Leur usage est principalement textile encore que le Rilsan ou Nylon 11 soit employé maintenant à d'autres usages. Il est à noter que le Risan est un des rares matériaux industriels d'origine végétale, son monomère est tiré de l'huile de ricin.
 

Phénoplastes.

Ils proviennent de la condensation du méthanal (formol) sur un cycle phénolique. La réaction est une substitution électrophile en ortho/para sur un aromatique activé. On peu la résumer ainsi:

En milieu acide la protonation du formol donne un électrophile

Qui se condense sur un cycle en donnant un alcool benzylique

Qui donne un électrophile par protonation et perte d'eau

Qui se condense sur un autre mole de phénol

Comme il y a 3 positions de substitutions on obtient un édifice bidimensionnel rigide. Ce composé est thermodurcissable et a été commercialisé sous le nom de Bakelite du nom de son inventeur, comme isolant électrique remplaçant la porcelaine.

Une réaction analogue avec l'urée permet la préparation des résines urée-formol ou aminoplastes.

Une autre molécule la mélamine réagit de la même façon. Elle est utilisée pour faire des colles et des résines dures.

Polyuréthannes.

La liaison entre les molécules monomères de ces polymères est une fonction uréthanne obtenue par addition d'un alcool sur un isocyanate.

Avec un diol, éthanediol et un diisocyanate on obtient un polymère.

A sec la réaction donne un solide thermoplastique permettant le moulage de pièces, en présence d'eau, un dégagement de CO₂ est produit par la réaction de l'isocyanate et de bulles sont formées. Selon l'importance de celles-ci on obtient des mousses rigides, si les bulles sont isolées dans un solide, ou des mousses souples si les bulles se rejoignent en ne laissant qu'un réseau de solide. Cette mousse déformable est employée en ameublement pour faire des matelas de lit ou des coussins de sièges.

Les savons classiques, employés depuis l'antiquité, sont des sels de sodium ou de potassium (savons noirs), obtenus par action d'un réactif basique sur des graisses végétales ou animales. Ces graisses sont des esters de glycérol et d'acides "gras" c'est à dire à chaîne longue (12 à 20 carbones) non ramifiée, saturée ou insaturée. Le réactif basique actuel est la soude, mais les gaulois utilisaient le carbonate de potassium obtenu par extraction à l'eau de cendres de bois ou de fougères.

Cette structure moléculaire présente des caractéristiques qu'on retrouve dans tous les tensio-actifs:

Chaîne longue non polaire, extrémité avec une forte polarité ou une liaison ionique pouvant avec l'eau former des liaisons intermoléculaires par interaction dipôle-dipôle. La chaîne par son absence de polarité peut se mélanger à des composés non polaires, mais n'établira pas de liaisons intermoléculaire avec l'eau car les liaison entre molécules d'eau entre elles sont fortes. On dit que la chaîne est hydrophobe ou lipophile, tandis que l'extrémité polaire est hydrophile ou lipophobe.

Quand un savon est mis en solution dans l'eau, seule l'extrémité polaire est reliée au molécules d'eau, les parties hydrophobes se placent ensembles. Il y a deux organisations possibles en boules ou en couches. En boules on appelle micelles les sphères de savons qui ne présentent vers l'eau que leur partie ionique. En couches, qui peuvent se refermer sur elles mêmes, ces molécules ont une faibles attraction mutuelle et diminuent fortement la tension superficielle de l'eau. Cette tension résulte de l'attraction des molécule d'eau entre-elles. L'eau forme une goutte sur une surface non polaire, tandis que l'eau savonneuse s'étale car la couche de savon se place préférentiellement entre lé matériau non-polaire et l'eau, d'où le non de tensioactif et le propriété de mouiller d'avantage de l'eau savonneuse. On peut même étirer un film et faire ainsi de bulles.

Si la savon est mis en présence d'un mélange d'eau et d'un produit non polaire, un huile par exemple, il va se placer à l'interface des deux phases, la partie polaire dans l'eau, la partie non polaire dans l'huile. Si le mélange est agité, l'interface change de forme, et si la dimension des gouttelettes d'huiles est assez faibles, alors un système stable s'établit et l'eau ne peut pas repousser l'huile en une unique couche. On disperse ainsi un corps gras dans l'eau, c'est le principe du lavage à l'eau savonneuse.

D'autres molécules présentent des qualités identiques et les mélanges ou suspensions dans l'eau sont nombreux, lait, mayonnaise. Ils rendent difficiles les analyses des milieux naturels, eaux de mer, ou ces composés sont nombreux.

L'intérêt économique est évident et différents composés ont été synthétisés?

Agents anioniques.

L'élément actif (la partie organique du sel)est un anion.

Sulfates d'alkyle. R-O-SO₃^- Na ⁺ obtenu par estérification à l'acide sulfurique d'un alcool à longue chaîne, ou par addition sur un alcène à double liaison terminale. Ex sulfate de lauryle détergent et bactéricide employé en pharmacie.

Sulfonates d'alcanes. R-SO_3- Na⁺ préparés par substitution radicalaire par action de SO ₂ + HCl sur un alcane et neutralisation par la soude.

Alkylarènesulfonate. R-C₆H₄ -SO₃^- Na⁺ . Le benzène est alkylé, ou acylé puis la cétone est réduite pour obtenir une chaîne linéaire, puis sulfoné.

Agents cationiques.

L'élément actif est un anion, ce sont essentiellement des sels d'amines ou d'ammonium quaternaires.

R-NH₃⁺ Cl^- ou R- N ⁺(CH₃)₃ Cl^- _.

Agents non-ioniques.

Ce sont le plus souvent des éthers, obtenus par polymérisation de glycols. R-(OCH₂-CH₂O) _nOH.

Leur fonctionnement est le même car les liaisons -C-O-C- sont polaires et les -CH₂-CH₂- non.

Les petites molécules cycliques sont les éthers couronnes employés en catalyse de transfert de phase. Elles permettent la mise en solution d'un cation dans un solvant non polaire, contraignant ainsi un anion en phase organique où il ne peut être solvaté, sa réactivité nucléophile en est d'autant augmentée.
 

BIBLIOGRAPHIE et Liens

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B. WOJTKOWIAK  Histoire de la Chimie, Lavoisier,1984
E. MORIN La Méthode 3, La Connaissance de la connaissance, Seuil, 1986

K.R. POPPER La Logique de la découverte scientifique, Payot, 1973
B Russel, Kuhn, Einstein, Heisenberg, Feyerabend etc...
M. GELL-MANN, Le quark et le jaguar, Champs Flammarion, 1997
Dominique Lecourt     Enseigne la philosophie des Sciences à Paris 7 univ Denis Diderot
Dictionnaire d'histoire et de philosophie des sciences PUF 1999
et un plan de cours pour biologiste
Bruno Latour Enseigne la Sociologie des sciences à l'école des mines de Paris

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