Vidéo de la leçon: Qu'est-ce que la chimie ? Chimie

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Dans cette vidéo, nous allons découvrir ce qu’on veut dire lorsqu’on parle du domaine de la chimie. La chimie est tout autour de nous. Nous allons étudier comment la chimie est liée à d'autres sciences et en particulier aux sciences physiques Alors, comment la chimie est-elle liée à d’autres sciences ?

Les différents domaines de la science sont tous liés d'une manière ou d'une autre. Cette simple pyramide montre comment les mathématiques, ainsi que la logique, les statistiques et l’informatique théorique, constituent la base de toute la science. La couche suivante, la physique, dépend grandement des mathématiques. Si vous avez une bonne compréhension des mathématiques, cela vous aidera grandement à comprendre la physique. De façon similaire, la physique est le fondement du domaine de la chimie. De nombreuses découvertes scientifiques en chimie, mais pas toutes, ont été rendues possibles au cours des siècles car les expérimentateurs ont utilisé une certaine connaissance de la physique dans les expériences de chimie.

La couche suivante est la biologie dont les éléments constitutifs sont des molécules chimiques biologiques. Nous pouvons donc constater que le fondement de la biologie est en fait la chimie. Ces quatre couches constituent sans doute les quatre domaines fondamentaux de la science, avec tous les autres domaines de la science s’inscrivant en quelque sorte dans la pyramide. Par exemple, nous pouvons ajouter dans cette couche supérieure de la pyramide l’étude du comportement humain ou les sciences humaines, comprenant la sociologie et la psychologie. Les couches de la pyramide peuvent être regroupées dans les sciences formelles, les sciences naturelles ou pures, qui comprennent les sciences de la vie et les sciences physiques, et les sciences sociales.

La chimie est une science naturelle. Les sciences naturelles consistent à étudier les règles régissant le monde physique ou naturel et l’univers. La chimie est aussi une science physique. Les sciences physiques constituent une branche des sciences naturelles étudiant les systèmes non vivants. Il existe de nombreux sous-domaines d’étude qui entrent dans les différentes couches. Les sous-domaines se chevauchent souvent entre les différentes couches et forment des disciplines. Examinons maintenant de plus près les sciences physiques dont la chimie fait partie. Les sciences de la physique et de la chimie peuvent être divisées en sous-domaines ou sous-thèmes. Voici quelques-uns des sous-domaines de la science physique. Il est difficile de lister ces sujets sur une pyramide car ils sont étroitement liés les uns aux autres et interconnectés.

Un tel réseau comme celui-ci est peut-être le meilleur moyen, au lieu d'une pyramide, pour montrer comment ces zones sont liées les unes aux autres. Nous pourrions étendre grandement ce réseau et le rendre très détaillé en ajoutant tous les sujets de sciences non physiques indiqués en rose. Ces réseaux compliqués sont plus réalistes. Par exemple, un scientifique spécialisé en matériaux aurait besoin de connaissances en physique et en chimie, tandis qu’un océanographe aurait besoin d’une compréhension de la chimie, de la géologie, de la physique, sans parler d’autres sujets scientifiques non listés ici, comme la géographie et la météorologie. J’espère que vous commencez à voir que la chimie est vraiment une science centrale.

Alors, qu'est-ce que la chimie exactement ? Une bonne définition formelle de la chimie, c’est l'étude des substances constituant la matière, de leurs propriétés et utilisations, et de comment et pourquoi différentes substances interagissent ou réagissent les unes avec les autres. On pourrait résumer cette définition en regardant ces mots-clés. La chimie est l’étude des substances, leurs propriétés, leurs utilisations et leurs interactions. Autrement dit, c’est l’étude de différents éléments, atomes, ions, molécules, matériaux, solutions, états de la matière, colloïdes, acides et bases, lois chimiques, propriétés et caractéristiques, liaisons, changements d’énergie, réactivité, etc.. Le tableau périodique est un outil essentiel pour comprendre de nombreuses connaissances de base de la chimie.

Mais alors, où est la chimie ? C’est une question un peu étrange, et la réponse est très simple. La chimie est partout, dans les peintures, les plastiques, les métaux, les médicaments, les pigments, les feux d’artifice, les cellules des organismes vivants, l’atmosphère, le sol, les produits cosmétiques, le matériel informatique, la nourriture et même les étoiles. Maintenant, nous savons qu’il existe de nombreuses branches de la science qui en réalité se chevauchent. Nous savons ce qu’est la chimie et qu’elle est partout. Examinons de plus près les branches de la chimie. La chimie est multidisciplinaire. Elle a différentes branches, tout comme les branches d’un arbre.

Les six branches principales sont la chimie physique, qui est l’étude des propriétés atomiques, des vitesses de réactions chimiques, des changements d’énergie pendant les réactions et de la structure des matériaux. La chimie organique, qui est l’étude de composés à base de carbone et d’hydrogène. En raison de l’abondance de carbone dans la terre et de sa capacité à former quatre liaisons, des millions de composés peuvent être formés à partir de cet élément. Chimie inorganique : il s’agit de l’étude de composés qui ne contiennent pas de chaîne carbonée. Bien qu'il ne s'agisse que d'une définition générale de ce domaine de la chimie, certains composés inorganiques contiennent du carbone. Ce domaine concerne les sels, les composés métalliques, et les composés, minéraux et matériaux à base de métaux de transition.

La chimie analytique est l’étude de la composition, de la séparation et de la quantification de la matière. Un chimiste analytique sait comment séparer les composants de la matière, identifier ces composants et déterminer la quantité de chaque composant. Les chimistes analytiques sont souvent impliqués dans des analyses médico-légales. La chimie computationnelle est un domaine de la chimie théorique, qui utilise des simulations informatiques pour résoudre des problèmes chimiques. Ces problèmes chimiques pourraient se situer dans le domaine de la physique, de la chimie organique, inorganique, analytique, ou même de la biochimie. De nombreuses avancées dans la synthèse de nouveaux médicaments sont d'abord étudiées par ordinateur. Et enfin, la biochimie, qui est l'étude des réactions et processus chimiques dans les organismes vivants.

En réalité, ces branches se chevauchent souvent. De nombreuses grandes découvertes au cours des siècles ont ouvert ce vaste champ d’études. Mais quel est l’avenir de la chimie ? Les possibilités de découvertes scientifiques sont potentiellement infinies. Parmi les sujets d’actualité en chimie, citons les nouveaux modes d’administration de médicaments. Par exemple, certains chercheurs utilisent des nanoparticules intéressantes pour délivrer des médicaments dans le corps en ciblant des tissus spécifiques. Cristaux liquides. Ces liquides présentent une structure régulière d'un réseau cristallin solide. Vous avez peut-être entendu parler des écrans LCD ou à cristaux liquides. Ce sont des dispositifs optiques modulés électroniquement qui ont de nombreuses applications.

Un virage majeur de la recherche et de l’industrie est vers une chimie durable et verte. L'accent est mis sur la réduction ou l'élimination de la production de substances dangereuses ou de déchets. Et le but est de protéger notre environnement. Ainsi, les panneaux photovoltaïques convertissent l’énergie lumineuse en électricité. C’est un bon lien avec la chimie durable et verte, puisqu’on n’a donc pas besoin de brûler de combustibles fossiles pour produire de l’électricité. Un autre sujet d’actualité est celui des nanomatériaux et nanotechnologies. Ce domaine de la recherche étudie les particules de taille nanométrique ou quasi nanométrique et leurs nombreuses applications dans la médecine, la catalyse, les matériaux et même le stockage d’énergie.

La femtochimie est un domaine d’étude relativement nouveau. Le pionnier de la femtochimie est l’égyptien Ahmed Zewail. Il a remporté le prix Nobel de 1999 pour ses recherches dans ce nouveau domaine d’études. Il a utilisé des techniques laser ultrarapides pour étudier les réactions chimiques des périodes de l’ordre des femtosecondes. Une femtoseconde équivaut à un millionième de milliardième de seconde. Un autre célèbre chercheur égyptien, le physico-chimiste Mostafa El Sayed, a développé des règles pour la spectroscopie. La spectroscopie est l’étude des spectres produits lorsque la matière interagit avec ou émet un rayonnement électromagnétique. Le professeur El Sayed est lauréat de la médaille nationale américaine des sciences. Zewail et El Sayed sont des exemples de scientifiques de renommée mondiale à la pointe des découvertes dans le domaine de la chimie. Qui sait ? Peut-être que vous le serez aussi. Il est maintenant temps de mettre en pratique ce que nous avons appris.

La chimie peut être classée comme une science physique. Laquelle des disciplines suivantes n’est pas une science physique ? (A) la physique, (B) l’astronomie, (C) les sciences de la Terre, (D) la science des matériaux, ou (E) la biologie.

Les sciences en général peuvent être regroupées parmi les mathématiques, la physique, la chimie, la biologie et le comportement humain. Cette pyramide est un moyen simple de montrer comment les mathématiques pourraient être considérées comme le fondement de toutes les sciences, la physique dépend des mathématiques, la chimie est basée sur la physique, la biologie est basée sur la chimie, les sciences humaines sont partiellement basées sur la biologie. Les mathématiques et les disciplines connexes sont appelées sciences formelles. La biologie, la chimie et la physique sont appelées sciences naturelles ou pures, et le comportement humain fait partie des sciences sociales. Les sciences naturelles peuvent être divisées en sciences de la vie et sciences physiques.

La question nous dit que la chimie appartient aux sciences physiques. Les sciences physiques étudient les systèmes non vivants du monde naturel et de l'univers et les règles qui les régissent, tandis que les sciences de la vie étudient les systèmes vivants et les règles qui les régissent. Les deux disciplines principales des sciences physiques sont la physique et la chimie. La pyramide simple est un moyen utile de montrer le regroupement des sciences. Cependant, cela ne montre pas comment les différentes couches de la pyramide sont liées entre elles et se connectent les unes aux autres.

Il existe de nombreuses sous-catégories reliant les différentes couches. Par exemple, bien que l’astronomie ne soit pas représentée sur cette pyramide, elle a à voir avec la chimie et la physique et même avec un peu de mathématiques. On pourrait dire que l’astronomie est une science physique. La question demande : « Laquelle des réponses n’est pas une science physique ? » L’astronomie n’est pas la réponse puisque c’est une science physique. De même pour la physique. La science des matériaux est une science physique. Son étude est étroitement liée à la chimie et la physique. Nous pouvons également exclure la science de la Terre. La science de la Terre englobe également de vastes domaines d'étude de la chimie et de la physique. Nous pouvons voir que la biologie est une science de la vie, donc c’est la bonne réponse. Alors, lequel des énoncés suivants n’appartient pas à la science physique ? La réponse est la biologie.

Terminons cette présentation de la chimie avec quelques points clés. Nous avons appris que la chimie est l'étude des substances qui constituent la matière, leurs propriétés et utilisations, et comment et pourquoi différentes substances interagissent ou réagissent les unes avec les autres. Nous avons regardé la pyramide des différentes sciences et nous avons vu que la chimie, comme la physique, appartient aux sciences physiques. Nous avons noté que bien que cette pyramide soit utile, il est difficile d'y montrer comment les différentes branches de la science sont interconnectées les unes avec les autres. Nous avons appris que la chimie est tout autour de nous et que les branches de la chimie peuvent être généralement classées en chimie physique, chimie organique, chimie inorganique, chimie analytique, chimie computationnelle et biochimie.