Bienvenue au cours de chimie de 12e année. Dans ce cours, tu acquerras des connaissances sur la chimie en tant que science, mais aussi sur les rapports entre la chimie et certaines questions sociales et environnementales.
Les articles en plastique ont inondé nos vies et sont devenus si omniprésents qu’il est difficile de s’imaginer vivre sans eux. Des valvules cardiaques et des sacs de sang dans l’industrie médicale au stockage des aliments, en passant par l’élimination des déchets, les matières plastiques se trouvent partout. Il est indéniable que le développement des plastiques a eu un impact positif dans une multitude de secteurs d’activité et nous a apporté de nombreuses commodités fort utiles dans la vie quotidienne. En revanche, il est impossible de fermer les yeux sur les très nombreux problèmes environnementaux liés à la pollution causée par les matières plastiques.
Les produits en plastique n’ont pas été distribués à grande échelle avant les années 1950, mais aujourd’hui il ne subsiste plus aucun endroit de la planète qui n’ait été touché par ces composés. On retrouve maintenant des matières plastiques dans les régions arctiques éloignées, dans les fosses abyssales des océans, dans l’eau du robinet, dans l’eau embouteillée, dans les fruits de mer et même dans le sel. Au Canada, 11 pour cent seulement des déchets plastiques sont recyclés. On estime que dans le monde, environ 8 millions de tonnes de déchets plastiques sont jetées dans les océans.
Ces matières plastiques entrent dans l’écosystème marin et provoquent la mort d’oiseaux et d’animaux marins, faute de nourriture, par empoisonnement ou parce qu’ils restent pris dans les déchets. Il est clair que les matières plastiques sont devenues problématiques et qu’elles continueront d’avoir un impact dévastateur à long terme sur les écosystèmes, la faune marine et peut-être même sur la santé humaine si nous ne parvenons pas à trouver de solutions constructives à notre dépendance mondiale au plastique.
De nombreux objets en plastique qui font partie de notre univers quotidien, notamment les sacs plastiques et les bouteilles, sont faits de polyéthylène, un composé organique constitué de longues chaînes d’atomes de carbone et d’hydrogène. Dans cette unité, tu en apprendras davantage sur les composés organiques, notamment sur leurs structures et leurs fonctions, ainsi que sur les effets positifs et négatifs de ces molécules sur le monde qui nous entoure.
Carnet de notes
Durant ce cours, tu devras tenir un cahier de notes dans lequel tu prendras des notes sur tes apprentissages, tu résumeras tes recherches et tu organiseras les connaissances que tu as acquises. Tu peux utiliser un cahier physique (papier et crayon), un texteur informatique ou faire appel à une combinaison des deux méthodes. Choisis la méthode qui facilite le plus tes apprentissages. Dans ta vie quotidienne, tu as peut-être déjà entendu le terme « organique ». Pense aux contextes dans lesquels tu l’as entendu. Qu’est-ce qui te vient à l’esprit? Dans ton cahier de notes, crée un arbre conceptuel, rédige une liste ou inscris ce qui te vient à l’esprit pour rendre compte des choses que tu associes spontanément au terme « organique ».
As-tu besoin d’aide pour créer un arbre conceptuel?
Un arbre conceptuel ou une carte conceptuelle est un diagramme qui représente l’information symboliquement, par association d’idées et non en suivant des règles logiques strictes. La figure 1 illustre la structure générale d’un arbre conceptuel. La figure 2 est un arbre conceptuel du sujet que nous explorons, les plastiques. (Appuie sur chaque image pour l’agrandir).
Figure 1
Figure 2
Pour créer ton propre arbre conceptuel avec les idées que tu associes au terme « organique », tu peux utiliser l’outil pour arbre conceptuel ou un autre outil électronique (Word, Google Docs, Google Drawings, Mindomo). Tu peux créer cet arbre conceptuel comme il te plaît. Tu peux utiliser un stylo et du papier ou tu peux te servir d’un programme sur ordinateur ou d’un outil numérique. Une autre option serait d’utiliser des fiches pour y écrire les termes, puis de les organiser sur une table et de prendre une photo lorsque tu auras terminé. Tu pourrais aussi faire cela avec des notes autocollantes sur un mur.
Maintenant que tu as réfléchi à tout ce qui pour toi est associé au terme « organique » et que tu as consigné les idées qui te sont venues à l’esprit, fais des recherches sur ce terme sur Internet ou en utilisant d’autres ressources à ta disposition. Découvre ce que sont les composés organiques et trouve quels en sont les usages les plus communs.
Vois comment ces informations ont pu changer ta compréhension du terme « organique ».
Chimie organique et composés organiques
Nous avons énormément progressé depuis les tout débuts de la chimie organique, il y a près de deux siècles. À l’origine, les composés organiques étaient considérés comme des substances isolées à partir d’organismes, formés par une force vitale présente uniquement dans les êtres vivants. Ces principes furent réfutés par le chimiste allemand Friedrich Wöhler qui, en 1828, procéda à la synthèse d’urée à partir de matières inertes.
Friedrich Wöhler (1800-1882)
La chimie organique a évolué et elle regroupe maintenant tous les composés contenant du carbone, qu’ils soient d’origine naturelle ou synthétique. Aujourd’hui, les composés organiques sont des éléments-clés des produits pharmaceutiques, des textiles, des plastiques, des parfums, des produits de nettoyage et de bien d’autres substances avec lesquelles nous entrons en contact tous les jours. L’ubiquité de ces composés carbonés nous amène tout naturellement à nous poser cette question : qu’est-ce qui rend le carbone si extraordinaire?
Les caractéristiques du carbone
La prédominance du carbone dans les composés organiques peut être attribuée à plusieurs facteurs, parmi lesquels :
- la capacité des atomes de carbone à se lier les uns aux autres;
- la capacité du carbone à former des liaisons chimiques multiples (doubles ou triples);
- sa capacité de liaison élevée.
Les atomes de carbone ont la capacité de former des liaisons chimiques avec d’autres atomes de carbone et de former ainsi des chaînes. Ces chaînées carbonées constituent la base de plusieurs molécules biologiques, notamment les acides nucléiques, les protéines et les lipides.
Le carbone fait partie d’une poignée d’éléments dont les atomes peuvent former quatre liaisons, ce qui permet au carbone de se lier à une multitude d’autres éléments pour former des structures complexes. Le silicium (un autre élément du groupe 14) a lui aussi la capacité de former quatre liaisons, mais celles-ci sont de moindre force que celles qui lient les atomes de carbone aux autres atomes.
Pour voir quels éléments font partie du groupe 14 du tableau périodique des éléments, tu peux consulter l’appli Tableau périodique interactif (s’ouvre dans une nouvelle fenêtre).
Carnet de notes
En cherchant sur Internet ou en utilisant d’autres ressources de ton choix, trouve trois types d’industries qui font appel aux composés organiques.
Pour chacune de ces trois industries, trouve :
- quels sont les composés organiques utilisés;
- comment ceux-ci sont utilisés; S’ils font partie du processus de fabrication ou s’ils constituent le produit fini.
Écris les informations que tu as trouvées sur ces trois industries dans ton cahier de notes ou dans l’espace ci-dessous. Puis, lis l’exemple de réponse qui t’est fourni pour voir si tu es sur la bonne voie.
L’industrie du plastique utilise les composés organiques pour fabriquer une multitude de produits différents, notamment, par exemple, les sacs plastiques. La fabrication des sacs plastique se fait à partir de billes de polymère de polyéthylène, un composé organique, que l’on transforme en produit fini. Outre les composés organiques qui entrent dans la composition des sacs plastiques proprement dits, on retrouve également plusieurs composés organiques dans la machinerie utilisée au cours du processus de fabrication.
Projet de recherche
Choisis l’une des trois industries sur lesquelles tu as fait des recherches et conçois un produit qui te permettra de faire la synthèse de ce que tu as appris. Conserve ce produit, car tu le soumettras en vue d’une rétroaction à la fin de l’Unité 1, dans le cadre d’un projet de recherche.
Ton produit peut être :
- une affiche;
- un document infographique;
- un document tapé à l’ordinateur;
- un enregistrement vidéo ou audio;
- toute chose que tu auras conçue.
Qu’aimerais-tu savoir d’autre à propos de cette industrie et de l’utilisation des composés organiques?
Parmi les trois industries sur lesquelles tu as fait des recherches, choisis celle qui te paraît la plus intéressante, puis visionne cette vidéo qui porte sur la façon de poser de bonnes questions d’enquête.
Comment poser les bonnes questions? (s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)Dans ton carnet de notes, rédige une liste de questions d’enquête de niveau 3 d’après les questions que tu te poses à propos de cette industrie. Pour vérifier que tes questions sont adéquates, compare-les à une question d’enquête de niveau 3 au sujet de l’industrie du plastique.
Quels produits et méthodes de rechange peut-on utiliser pour fabriquer des sacs plastiques?
Projets de recherche
Durant ce cours, tu auras à travailler sur différents projets de recherche. Les résultats de tes recherches feront l’objet d’évaluations aux fins de notation ou de rétroaction. Tu devras les soumettre au moment où on t’indiquera de le faire.
Une des compétences que tu dois acquérir dans cette unité consiste à :
- « évaluer les impacts sociaux et environnementaux des composés organiques dont nous faisons usage au quotidien et proposer des moyens concrets permettant de réduire l’utilisation de composés dommageables pour la santé humaine et pour l’environnement ».
Parmi les questions d’enquête que tu as inscrites dans ton cahier de notes au sujet de l’industrie de ton choix, sélectionne celles qui te permettent d’acquérir cette compétence ou adapte certaines questions à cette fin. Puis, lis la question d’enquête suivante qui a servi d’exemple au cours de l’activité. Elle permet d’acquérir cette compétence par rapport à l’industrie plastique.
Quels produits et procédés de rechange peut-on utiliser pour fabriquer des sacs plastiques de façon à réduire l’impact de leur production et de leur utilisation sur l’environnement?
Carnet de notes
Au cours de cette unité, tu t’efforceras de répondre à tes questions d’enquête et de faire des liens entre les connaissances que tu acquiers et l’industrie que tu as choisie.
Inscris le titre « Ma recherche sur les matières organiques ». Inscris en dessous tes questions modifiées.
Réflexion
Révise les objectifs d’apprentissage et les critères de réussite de cette activité d’apprentissage. Comment évaluerais-tu ton apprentissage jusqu’ici? Révise tout sujet que tu n’es pas sûr ou sûre de bien comprendre.