Structure et propriétés des polymères - Profil: D. GRIDAINE

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L.P. M.C.A Module Plasturgie D.GRIDAINE 2009-2010 magnétique et un spin (mouvement de rotation sur lui-même). Ils s’attirent mutuellement par la force nucléaire qui n’a pas de caractère électrique mais résulte de l’échange de pions entre nucléons. Le noyau est stable (protons et neutrons si bien liés ensemble qu’aucun ne s’échappe) sauf dans les éléments les plus lourds (dits radioactifs) dont le noyau comporte trop de neutrons et de protons. Si le rapport entre ceux-ci est trop disproportionné, des protons ou des neutrons peuvent s’échapper sous la forme de particules à (2 protons + 2 neutrons) ou se transformer l’un en l’autre. Des électrons Ils gravitent autour du noyau sur une ou plusieurs couches (jusqu'à 7 couches dans les éléments actuellement connus). La première peut comporter 2 électrons ; la 2ème 8 ; la 3ème 18, etc. Chaque couche est divisée en sous-couches qui peuvent aller de s à f et contenant au plus 2(2n+1) électron(s). Les électrons sont chargés négativement : 1,6.10 -19 coulomb. Par leur rotation (spin), ils acquièrent les propriétés d’un aimant (Caractérisé par la valeur de moment magnétique M). Il existe un grand vide dans l’atome. Si, par exemple, cet espace n’existait pas dans l’atome, une tête d’épingle pèserait 100000 t. 1.1.2 Charge électrique totale de l’atome Cette charge est nulle : la charge des protons positifs est équilibrée par celle des électrons négatifs. 1.1.3 Nombre atomique Le nombre de protons, de neutrons et d’électrons varie suivant les corps, mais dans chaque atome neutre d’un corps déterminé, il y a autant de protons que d’électrons. Ce nombre de protons (ou d’électrons) est appelé nombre atomique Z. Le total des neutrons et des protons est appelé nombre de masse A. Pour connaître le nombre de neutrons d’un atome, il suffit de retrancher à son nombre de masse son nombre atomique. Exemple : pour le fer : nombre de masse = 56 ; nombre atomique 26 ; donc nombre de neutrons = 30. 1.1.4 L’atome et ses liaisons Les principaux types de liaisons inter-atomiques sont récapitulés ci dessous : Ionique S’effectue entre des éléments très électropositifs et très électronégatifs. La liaison résulte de l’attraction électrostatique qui provoque le don d’un ou plusieurs électrons d’un atome à un autre. Les caractéristiques principales sont : mauvaise conductivité électrique, fragilité, transparence, et haut point de fusion. Ex: NaCl, Al2O3. Covalente Cette liaison, à l’opposé de la liaison ionique, a lieu entre des éléments proches de la classification périodique. Les atomes mettent en commun des électrons pour compléter leurs couches périphériques. Les caractéristiques principales sont : mauvaise conductivité électrique, très grande dureté, haut point de fusion. Ex : Si, Carbone. Page 4
L.P. M.C.A Module Plasturgie D.GRIDAINE 2009-2010 De Van der Waals C'est la liaison la plus faible de toute. Dans une liaison covalente, la paire d'électron se déplace. Les deux atomes vont donc porter en alternance et de façon transitoire, une charge positive et une charge négative. Une autre molécule (ou une autre partie de la molécule) va donc être très faiblement attirée par cette charge transitoire. Cette liaison est très faible, mais dans le cas des macromolécules, leur nombre élevé (dû au nombre élevé d'atomes impliqués) va produire au total une force réelle. 1.2 Molécules et macromolécules La chimie et la physique macromoléculaire, autrement appelée science des polymères, s'intéressent au domaine particulier des molécules associées sous forme de macromolécules. 1.2.1 Définitions Molécule Une molécule est l'unité la plus petite qu'il est possible d'obtenir en divisant un corps pur en fractions de plus en plus petites, tout en conservant les propriétés chimiques et physiques caractéristiques du corps. Une molécule peut renfermer un atome (He, par ex.), deux atomes (O2), plusieurs atomes (alcool éthylique de formule CH3CH2OH, par ex.) et même des millions d'atomes (ADN, par ex.).… Les plastiques, ou "polymères", sont élaborés par synthèse chimique (construits chimiquement) à partir de molécules de base, appelées monomères. Monomères Ce sont les unités chimiques de base, ou molécules, des matières plastiques. Ils sont construits autour des atomes de carbone (C), et contiennent des atomes d'hydrogène (H), d'oxygène (0), d'azote (N), chlore (Cl), soufre (S), fluor (F)... Polymères Les plastiques désignent une famille de produits constitués de polymères (ou macromolécules) caractérisées par la répétition, un très grand nombre de fois, du même groupe d'atomes appelé motif constitutif. Sous l'action de la pression, de la chaleur et d'un catalyseur, les molécules, ou monomères, se regroupent entre elles pour former de longues chaînes appelées polymères, ou macromolécules. Une macromolécule peut contenir plusieurs centaines à plusieurs millions de monomères. Page 5
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