Espèces chimiques naturelles

Dans la nature sont présentes de nombreuses espèces chimiques. La plupart sont dans des minéraux ou des roches : le fer et le souffre par exemple sont naturellement présents à la surface de la Terre.

D'autres espèces peuvent être produites par les animaux ou les végétaux.

Exemples

Chaque chose qui occupe notre vie est composée de molécules. De l'eau que nous buvons aux pommes que nous mangeons, les espèces chimiques sont présentes partout.

De tout temps les chercheurs ont essayé de reproduire les espèces naturelles présentes dans la nature. Seulement certaines synthétisations sont possibles. Par exemple, les alchimistes qui ont longtemps essayé de créer de l'or avec du plomb sans jamais y arriver !

Espèces chimiques synthétiques ou de synthèse

Définition

Les espèces chimiques de synthèse sont issues de la chimie industrielle. Elles sont fabriquées
par l’Homme. Il s'agit pour la plupart de matières difficiles à trouver à la surface de la Terre ou tout simplement moins coûteuses à produire qu'à extraire.

Elles sont absolument identiques à celles présentes dans la nature car elles partagent les mêmes caractéristiques et composition chimiques.

On a aussi souvent recours à la synthétisation afin de créer des espèces chimiques hautement radioactives avec une courte durée de demie-vie. En effet, ces dernières se désintègrent tellement vite qu'il est dur de les prélever dans la nature.

Caractérisation des espèces chimiques

Pour caractériser ou identifier les espèces chimiques, présentes par exemple dans les médicaments, les chimistes disposent de différentes méthodes.

Ces propriétés chimiques permettent d'identifier et de différencier également les molécules présentes dans les médicaments.

Température de changement d'état

La matière existe sous différents états : solide, liquide et gazeux. On appelle changement d'état la transformation physique qui correspond au passage d'un état à un autre.

La température d'ébullition d'une espèce chimique est la température à laquelle cette espèce passe de l'état liquide à l'état gazeux, lors, de la vaporisation.

Sous une pression donnée, l’ébullition d'un corps pur se fait à une température constante, caractéristique de ce corps.

Solubilité

On appelle solvant une espèce chimique dans laquelle on peut dissoudre d'autres espèces chimique, appelées solutés. L'ensemble ainsi formé s'appelle une solution.

La solubilité d'une espèce chimique est la masse maximale (en g) de cette espèce que l'on peut dissoudre dans un litre de solution. Elle s'exprime en gramme par litre (g.L1).

Masse volumique

Les masses volumiques sont souvent exprimées dans d'autre unités que celles du Système international, comme par exemple le gramme par litre (g.L^-1) ou le kilogramme par litre (kg.L^-1). Elles représentent la masse de principe actif dans un volume donnée de médicament.

Chromatographie sur couche mince

La chromatographie sur couche mince (CCM) permet de séparer et d'identifier des espèces chimiques présentes dans les mélanges liquides homogènes.

Pour réaliser une CCM, on utilise un support constitué d'une couche mince de matériau absorbant (plaque de silice, par exemple) et un éluant qui entraîne les différents constituants du mélange. La plaque obtenue à la fin s'appelle un chromatogramme.

Pour un éluant et un support identiques, une espèce chimique migre toujours à la même vitesse : on peut donc l'identifier par comparaison avec la tache donnée par échantillon témoin ou par le calcul de son rapport frontal.

Cela permet d'identifier assez facilement la composition d'un mélange et donc d'un médicament.

Création d'espèces chimiques ou synthétisation

De nombreuses substances synthétiques sont soumises à controverse (l'aspartame par exemple). On connait parfois mal leurs effets sur la santé et leur élimination par le corps. SI les substances synthétiques peuvent nous faciliter la vie, elles peuvent aussi s'avérer dangereuses.

Les chimistes sont capables de reproduire à l’identique des espèces chimiques naturelles.

Exemple : La vanilline utilisée pour aromatiser les yaourts est une espèce moléculaire de formule CgHgO3-
Autrefois cette molécule était extraite de la gousse de vanille.

Aujourd'hui elle est synthétisée car le coût de la synthèse est inférieur à celui de l’extraction.

La vanilline est donc à la fois une espèce chimique naturelle et synthétique.

Remarque : Une espèce chimique donnée possède des propriétés rigoureusement identiques qu’elle soit naturelle ou copiée.

Les additifs alimentaires

Nombre de substances sont maintenant ajoutées à ce que nous mangeons. Il s'agit des additifs alimentaires. Ce sont des produits qui commencent par E d'après la nomenclature européenne.

Voici un tableau qui récapitule ceux que vous risquez de rencontrer le plus souvent.

Numéro d'identificationNomDescription
E100CurcuminesPrésent naturellement dans le curcuma
E110Jaune orangé SColorant jaune de synthèse, peut avoir des effets indésirables sur l’activité et l’attention chez les enfants
E150CaramelIl s'agit du colorant couleur caramel qui n'a aucun rapport avec le caramel naturel, si ce n'est la couleur. Très présent dans les sodas, il est parfois sujet à controverse.
E170Carbonate de calciumC'est un additif utilisé depuis plusieurs siècles. Il sert à blanchir les aliments;
E250Nitrite de sodiumLes nitrites sont majoritairement utilisées afin de conserver la viande en préservant sa couleur.
E322LécithinesEmulsifiant qui permet de remplacer l'utilisation du jaune d'oeuf.
E300Acide ascorbiqueProche de la vitamine C, c'est un antioxydant qui aide à réguler l'acidité.
E460CelluloseIl s'agit d'un stabilisant et d'un épaississant.
E500Carbonates de sodiumC'est un agent régulateur d'acidité
E620Acide glutamiqueActuellement très controversés, il s'agit de sels.

Espèces chimiques inventées

Les chimistes sont capables de créer des espèces chimiques qui n’existent pas dans la nature :

Ces espèces synthétisées par le chimiste sont alors dites artificielles.

Les espèces inventées possèdent souvent des propriétés exceptionnelles.

Exemples

Des espèces chimiques artificielles ont été inventées part les chimistes. En voici quelques unes :

Aspartame

L'aspartame est un édulcorant créé en 1965. Totalement artificiel, son pouvoir sucrant est considéré 200 fois supérieur à celui du sucre naturel, le saccharose.

Cependant, cette substance classée par l'union européenne sous le numéro E951 est sujette à de nombreuses controverses.

Censée diminuer le nombre de personnes sujettes au diabète, l'aspartame s'est révélé être vecteur de cancers à la suite d'expériences menées sur des rats.

Le polystyrène

Obtenu par la polymérisation du styrène, le polystyrène est un élément chimique synthétique artificiel.
Le styrène est un composé organique que l'on retrouve dans la sève de certains arbres, notamment le copalme d'Orient.

Très largement utilisé en guise d'emballage, le polystyrène a été créé pour ses propriétés très intéressantes.

Espèces chimiques présentes dans la nature mais synthétisées

Pour des soucis de coût d'exploitation ou d'abondance, il peut parfois être plus pratique de créer des espèces synthétiques plutôt que d'aller les chercher dans la nature.

C'est le cas par exemple de l'acide citrique présent naturellement dans le citron. On le synthétise car c'est beaucoup plus simple et moins coûteux que de l'extraire des citrons eux-mêmes. C'est aussi souvent le cas pour les médicaments. Le paracétamol, l'acide acétylsalicylique ou encore l'acide salicylique sont produits dans l'industrie pharmaceutique alors qu'ils sont présents dans la nature.

Les médicaments

Un médicament est une substance ou un composé qui possède des capacités soignantes ou préventives envers les maladies qu'elles touchent les hommes ou les animaux. Ces substances sont administrées dans plusieurs cas : à la suite d'un diagnostique ou pour confirmer ce dernier. Elles ont pour but soit de soigner, de corriger ou de restaurer les fonctions physiologiques du sujet malade ou de lui conférer des protections immunologiques ou métaboliques.

Tout médicament se compose de deux types de substances.

  • Une ou plusieurs substance(s) dont l'intérêt thérapeutique a été démontré.
    On l'appelle la substance active (ou principe actif). Chaque substance active est connue sous sa dénomination commune internationale (DCI), valable dans un grand nombre de langues ;
  • Une ou plusieurs substance(s), sans intérêt thérapeutique, mais incorporées au médicament pour en faciliter l'administration, la conservation ou l'absorption par l'organisme : ce sont les excipients.
    Ces derniers permettent de mettre en forme le médicament. Il peut s'agir d'aider à son administration avec un enrobage spécifique ou de faire en sorte qu'il reste liquide pour des gouttes mais aussi lui donner un goût agréable dans le cas d'un sirop pour la fièvre à destination des jeunes enfants malades.

Pour une même substance active, les excipients et la forme galénique d'un médicament, c'est-à-dire son aspect physique (gélules, comprimé, suppositoire, etc), peuvent varier.

La plus grande part de substances synthétisées est celle des médicaments. En effet, l'industrie pharmaceutique crée énormément d'éléments synthétiques. Que ce soit pour les génériques ou les princeps, c'est souvent des substances présentes à l'état naturel que les laboratoires synthétisent.

Conclusion

Il est faux d'opposer les termes chimiques et naturels.
Une même espèce chimique peut-être à la fois naturelle ou synthétique auquel cas ses propriétés sont rigoureusement identiques.

Cependant il existe des éléments que l'on a seulement su créer en laboratoire et jamais retrouver dans la nature. Il s'agit principalement des derniers atomes présents dans le tableau périodique.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

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