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La nature est composée d'éléments chimiques. Nous rencontrons des composés chimiques partout dans la vie de tous les jours. Une multitude de réactions chimiques ont lieu dans chaque être vivant. Dans cet article, nous présentons quelques composés chimiques que nous rencontrons au quotidien. Ces composés se trouvent sous forme d’énigmes (dont la solution est disponible ici) au dos de notre tableau périodique des éléments. Comme tous les composés, ceux-ci sont constitués d’atomes ou éléments chimiques. Notre dossier «Eléments chimiques au quotidien» contient des informations sur les éléments chimiques les plus fréquents.
Acide acétique
L'acide acétique CH3-COOH est un acide carboxylique liquide, incolore, corrosif et à l'odeur de vinaigre. En présence d’oxygène, les bactéries (du genre Acetobacter) présentes dans le vinaigre peuvent convertir l'éthanol (alcool des boissons alcoolisées) en acide acétique. On trouve l'acide acétique dans la sauce à salade, mais aussi comme substance de départ pour la production de peintures et d'adhésifs, ou comme arôme et agent de conservation.
Acide carbonique
Bien qu’on le trouve dans les sodas et autres boissons gazeuses, l'acide carbonique H2CO3 n'est pas le gaz qui s'échappe lorsqu’on ouvre la bouteille. Ce gaz est en fait du dioxyde de carbone (ou gaz carbonique, voir plus bas). L'acide carbonique est produit par réaction chimique lorsqu’on ajoute du dioxyde de carbone à l’eau. Cependant, l'acide carbonique est très instable et se dissocie de l'eau en l'espace de quelques nanosecondes, formant du bicarbonate [HCO3]- et des ions hydronium [H3O]+. Ces ions hydronium donnent un goût acide à la boisson. L'acide carbonique est donc un intermédiaire très éphémère.
Acide cyanhydrique
L'acide cyanhydrique HCN est présent en faible quantité dans les noyaux de certains fruits comme les amandes amères, les abricots et les cerises. Vraisemblablement, il sert à protéger la graine contre les prédateurs. L'acide cyanhydrique, aussi connu sous le nom de cyanure d'hydrogène, empêche la fixation de l’oxygène aux globules rouges du sang, et est mortel aux doses de 1-2 mg/ kg de poids corporel chez l’être humain. Le cyanure d'hydrogène est utilisé, entre autres, comme pesticide et pour l’extraction de l'or. Le sel de l’acide cyanhydrique (cyanure) est souvent utilisé pour une mort rapide dans les romans policiers comme ceux d’Agatha Christie ou dans les aventures de James Bond.
Acide glutamique
L'acide glutamique (abrégé Glu ou E) est un acide aminé, élément constitutif des protéines. Ses sels et esters sont appelés glutamates. En biologie et en médecine, l'acide glutamique se trouve généralement sous forme de glutamate. Le glutamate est un neurotransmetteur excitateur majeur du système nerveux central. L'acide glutamique et certains de ses sels (c’est-à-dire des glutamates) sont surtout utilisés comme exhausteurs de goût dans la cuisine asiatique, les plats cuisinés et certains aliments déshydratés (soupes, sauces, etc.). Ce sont les additifs alimentaires E621-5. Le glutamate est toxique à hautes dose, il est soupçonné d’être à l’origine du «syndrome du restaurant chinois». On trouve du glutamate à l’état naturel dans notre nourriture. Il abonde dans certains fromages, comme le parmesan.
Acide phosphorique
L'acide phosphorique H3PO4 est l'oxacide le plus important du phosphore. Dans la nature, les esters de l'acide phosphorique font partie de la molécule d'ADN, support de l’information génétique. Dans l'industrie, il sert de matière première pour la production de lessive, d'engrais et d’antirouille. Certaines boissons gazeuses, comme le Coca-cola, en contiennent.
Acide sulfurique
L'acide sulfurique est un acide très fort, incolore, huileux et hydrophile. Il a une très grande importance pour l'industrie car il est utilisé pour produire des engrais et des batteries automobiles, ainsi que pour extraire le minerai de la roche mère. L’utilisation de combustibles fossiles comme le charbon ou le pétrole produit des oxydes de soufre. Ces oxydes réagissent avec l’eau et il se forme de l'acide sulfurique. Les «pluies acides» résultantes nuisent aux plantes en provoquant l'acidification du sol et également accélèrent la dégradation des constructions.
Adénine
L’adénine (A) avec la cytosine (C), la guanine (G), la thymine (T) et l’uracile (U), forment les cinq bases azotées de l’ADN (C, A G et T) et de l’ARN (C, A, G et U). L’adénine se lie avec un sucre et forme de l’adénosine. Cette molécule peut se lier avec un ou plusieurs groupements phosphate. Liée à un phosphate, elle forme un nucléotide nommé AMP (adénosine monophosphate) ou dAMP (désoxyadénosine monophsophate) selon la nature du sucre (ribose dans l’AMP et désoxyribose dans le dAMP). Les nucléotides monophosphates sont les éléments de base des acides nucléiques ARN et ADN. L’adénine entre aussi dans la composition de l'adénosine triphosphate (ATP), une molécule fabriquée lors du processus de respiration cellulairedans les mitochondries.
Amylopectine
Les plantes stockent de l'énergie sous forme de grains d'amidon. Les pommes de terre, par exemple, sont composées essentiellement d'amidon. L'amidon existe sous deux formes différentes: l'amylose (20-30%) et l'amylopectine (70-80%). L'amylopectine est une grosse molécule hautement ramifiée, c’est un polysaccharide. Chaque molécule d'amylopectine est composée d'environ 1200-6200 molécules de D-glucose, assemblées en chaînes ramifiées. A contrario, l'amylose forme de longues chaînes non ramifiées. La structure de la molécule d'amylopectine lui donne des propriétés qui sont utilisées dans l'industrie. L'amylopectine de l'amidon entre notamment dans la composition de colles, d’adhésifs et de lubrifiants, et sert aussi d'additif alimentaire.
Azote
L'azote sous forme de molécule N2 est le composant principal de l'air (78%). L'azote pur «étouffe» le feu et conduit à l'asphyxie en cas d'inhalation par les êtres vivants. En combinaison avec l'hydrogène et l'oxygène, l'azote est un composant majeur des engrais, des explosifs et des lessives. L'azote est indispensable à la vie car c’est un composant essentiel des protéines et de l'ADN. Mis à part quelques micro-organismes, aucun être-vivant ne peut fixer l'azote élémentaire de l'air. Par conséquent, des plantes telles que le haricot dépendent de bactéries avec lesquelles elles vivent en symbiose pour avoir accès à l'azote.
Carbonate de calcium
Le carbonate de calcium est l'un des composés les plus largement répandus sur Terre, en particulier sous forme de roches sédimentaires. Le carbonate de calcium est le composant principal du marbre, du calcaire, de la dolomite et de la craie. Il est aussi présent chez les espèces vivantes telles que les escargots, les coquillages et les coraux, qui l’incorporent dans leur coquille ou leur squelette. On trouve le carbonate de calcium essentiellement sous forme de minéraux de calcite et d'aragonite. Le carbonate de calcium dans l’eau chargée de CO2 produit du bicarbonate de calcium (ou calcaire) soluble dans l’eau. Sous l’effet de l’augmentation de température ou de la diminution de pression, il se redépose, comme par exemple au fond des bouilloires ou au bord des robinets.
Carbonate de fer
Le carbonate de fer II, aussi connu sous le nom de sidérite (sideros en grec signifiant fer), est un cristal jaune pâle, brun, ou parfois noir, très répandu dans la nature. Il s'agit d'un minerai de fer de grande valeur pour la production de fer car il en contient jusqu'à 50%, sous une forme relativement facile à extraire. Le carbonate de fer a une structure proche du carbonate de calcium (CaCO3). Au lieu d'ions Ca2+, la sidérite contient des ions Fe2+.
Chlore
Le chlore élémentaire Cl2 (ou encore dichlore) est un gaz vert clair très réactif et par conséquent toxique. Dans les piscines couvertes, il est utilisé pour la désinfection de l'eau. Il peut provoquer une conjonctivite en cas de contact avec les yeux. Il a été utilisé comme arme chimique pendant la première guerre mondiale.
Chloroforme
Le chloroforme est un liquide incolore, d'odeur très sucrée, difficilement inflammable et qui s’évapore facilement. Si l'on en inspire les vapeurs, la sensation de douleur disparaît jusqu'à ce qu'on perde connaissance. Par conséquent, le chloroforme a été utilisé comme anesthésique dans le passé, par exemple lors d’interventions chirurgicales. Ce n'est plus le cas de nos jours car le chloroforme est très toxique pour certains organes tels que le foie et le cœur et est soupçonné d'être cancérigène. Néanmoins, le chloroforme est utilisé comme solvant et pour produire des chlorofluorocarbones (CFC).
Chlorure de sodium
Le chlorure de sodium (le sel de cuisine) se trouve principalement dans l'eau de mer, avec une teneur en sel d'environ 36 grammes par litre. Il est présent également en énormes quantités dans les dépôts de sel sous forme de sel de roche (extraction du sel), comme dans les mines de Bex. C’est le minéral le plus important pour les humains et les animaux, et un nutriment indispensable à la vie. Les légionnaires romains recevaient une partie de leur solde en sel, d’où le mot salaire. Il est également utilisé comme agent de conservation dans les aliments et comme sel de déneigement pour les routes en hiver.
Dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone CO2, appelé également gaz carbonique, est un gaz incolore et inodore. Il est produit lors de la combustion de composés organiques comme du pétrole, du gaz naturel, de l'essence, du bois, du plastique etc., mais également lors du processus de respiration cellulaire, chez la plupart des êtres vivants. Sa teneur dans l'atmosphère, actuellement en hausse, est de 0,039% du volume. Il agit dans l'atmosphère comme gaz à effet de serre et contribue au réchauffement climatique.
Dioxygène
Le dioxygène O2 constitue une part importante de l'atmosphère terrestre (20,9%). Dans le langage courant, on l’appelle simplement «oxygène». Mais ce mot désigne aussi l’atome O, c’est pourquoi les chimistes le nomment plus volontiers dioxygène, oxygène moléculaire ou molécule d’oxygène. Dans la croûte terrestre, le dioxygène est l'élément le plus abondant avec une part supérieure à 50%. Lors de la photosynthèse, les plantes produisent ce gaz nécessaire à la respiration cellulaire de la plupart des organismes vivants. Même les flammes ont besoin d'oxygène. Ceci explique qu’une bougie s'éteigne lorsqu’on retourne un verre par-dessus. L'oxygène peut créer des liaisons avec presque tous les éléments chimiques.
Eau
Sans eau, la vie sur notre planète serait impossible. Les cellules sont constituées principalement d'eau. C’est la seule molécule dans notre environnement quotidien qui apparaît à la fois sous forme solide (glace), liquide et gazeuse (vapeur d'eau). La molécule d'eau forme un angle de 104.5° et, bien que globalement neutre, des charges négatives se trouvent autour de l’atome d’oxygène et des charges positives autour des atomes d’hydrogène. Cela permet à un ensemble de molécules d'eau de s’attirer mutuellement et de former des liaisons dites liaisons hydrogènes. A cause de cela, l'eau a la plus grande tension superficielle (voir «La peau de l’eau») de tous les liquides (hormis le mercure). Sa densité commence à nouveau à diminuer en dessous de 4° C (voir «Les lacs gèlent-ils toujours depuis la surface?»).
Estradiol
L'estradiol (ou œstradiol) est une hormone sexuelle féminine et l'un des principaux œstrogènes naturels. Produit principalement par les ovaires, son taux est variable au cours de la vie: il est relativement bas jusqu’à la puberté, il varie au cours du cycle menstruel, il reste élevé pendant la grossesse. Au cours de la ménopause, ce taux est à nouveau très bas. L'estradiol favorise la formation des caractères sexuels secondaires féminins (croissance de la poitrine et répartition des tissus graisseux) et il stimule la croissance de la muqueuse utérine (préparation du «nid» pour une éventuelle grossesse). Il entre dans la composition des pilules contraceptives et dans les substituts hormonaux. L’homme en produit également un peu.
Ethanol
L'éthanol, ou alcool éthylique, est un liquide incolore, inflammable et bien miscible à l'eau. C’est l'alcool que l’on trouve dans les boissons alcoolisées. Privées de l'oxygène présent dans l'air, les cellules de levure produisent de l'éthanol par fermentation du glucose. Ce procédé est utilisé pour produire du vin, de la bière et des spiritueux. L'alcool à brûler contient 90-95% de volume d'éthanol. Cependant, il est dénaturé par l’ajout de méthanol qui le rend toxique. Il est utilisé comme désinfectant et détachant.
Méthane
Ce gaz inodore, incolore et inflammable se renouvelle constamment au cours de processus biologiques et géologiques sur Terre. C’est le composant principal du gaz naturel. Il a une grande importance dans l'industrie chimique où il est utilisé comme combustible. Le méthane est aussi le principal composant du biogaz et du gaz produit par les marais.
Morphine
La morphine est une substance d'origine naturelle présente dans l'opium et appartenant au groupe des opiacés. L'opium est le suc laiteux séché du pavot somnifère. La morphine est un analgésique utilisé pour traiter des douleurs très sévères d'origines diverses. Le patient anglais dans le film du même nom reçoit des injections de morphine. La méthadone qui est utilisée pour les cures de désintoxication est aussi un alcaloïde de l’opium, mais synthétique.
Nicotine
La nicotine est un alcaloïde présent dans la plante de tabac et en plus faible concentration dans d'autres plantes de la famille des solanacées comme les piments, les tomates ou les pommes de terre. Il s'agit d'un insecticide naturel: la plante de tabac produit la nicotine dans ses racines. Lorsque la plante arrive à maturité, la substance se déplace dans les feuilles. La nicotine protège la plante des insectes et d'autres herbivores. Pour les humains, la nicotine est une drogue et une neurotoxine puissante.
Ozone
L'ozone est constitué de trois atomes d'oxygène. La couche d'ozone dans la haute atmosphère nous protège du rayonnement ultraviolet à haute énergie du soleil. A basse altitude, de l’ozone se forme par réaction chimique avec le dioxyde d’azote NO2 provenant des gaz d’échappement (voitures, cheminées) ou produit par les incendies. C’est un agent oxydant puissant qui peut entraîner l'irritation des voies respiratoires chez l'humain et les animaux. Il est utilisé dans le traitement de l'eau potable pour tuer les germes.
Peroxyde d'hydrogène
Les cheveux blonds sont le rêve de beaucoup de gens. Dans un salon de coiffure, ce rêve devient réalité grâce au peroxyde d'hydrogène. Il s'agit d'un agent oxydantfort qui blanchit le papier, les cheveux et les dents. A un taux de 0.3 à 3% du volume, il agit comme désinfectant.
Sérine
La sérine est un acide aminé et un composant de nombreuses enzymes. Elle joue un rôle important dans la biosynthèse des bases azotées que l’on retrouve dans les nucléotides de l’ADN. Elle sert également de produit de départ pour la synthèse des lipides de la membrane cellulaire.
Testostérone
La testostérone est une hormone sexuelle masculine majeure. Elle est responsable du développement des organes reproducteurs mâles, de la production de sperme et agit sur la synthèse des protéines. C’est un stéroïdeanabolisant qui accroit la puissance et la masse musculaire, responsable parfois de problèmes de dopage chez les sportifs. Chez la femme, une petite quantité de testostérone est produite dans des glandes au niveau des reins. Chez l’homme le pic de production se situe vers 25-30 ans.
Le gallium est un métal dont la découverte a créé une sensation universelle, non pas à cause de ses propriétés, mais parce que c’est un atome dont l’existence avait été prévue par Mendeleiev avant même qu’on le découvre dans la nature.
Le lutétium est peut-être l'élément qui a été le plus difficile à séparer. Il fait partie de la série des lanthanides, groupe de 14 éléments qui se trouvent toujours présents et mélangés dans certains minerais rares.