Comment synthétise-t-on une espèce chimique ?

La chimie de synthèse

Définition de la synthèse

La synthèse d’une espèce chimique est une transformation chimique au cours de laquelle des réactifs mis en jeu permettent dans des conditions bien particulières, l’obtention d’un produit qui est l’espèce chimique recherchée, ou de plusieurs produits, parmi lesquels se trouve cette espèce chimique. Pour les réactifs, on parle également de matières premières. Les réactifs sont généralement issus de l’industrie chimique, qui les fabrique à partir d’un produit naturel comme le pétrole.

 

Les différentes synthèses

— La synthèse pour satisfaire la demande : L’odeur, la couleur, la saveur d’un produit naturel sont dues à une ou plusieurs espèces chimiques. Lorsque la demande de ce produit est énorme, il est impératif de le synthétiser afin de ne pas épuiser les ressources naturelles. Ex : la vanilline de synthèse, les engrais chimiques, le caoutchouc synthétique …

— La synthèse pour préserver les ressources naturelles : Pour ne pas voir disparaître certains produits naturels, des produits de synthèse sont crées. Ex : les éponges synthétiques remplacent les éponges naturelles, les boules de billard en ivoire ont été remplacées par des boules en celluloïd.

— La synthèse pour créer des matériaux plus performants : Des produits nouveaux aux propriétés physiques et mécaniques supérieures, remplacent des produits naturels traditionnellement utilisés. Ex : les chaussures de ski en matériaux de synthèse, les fibres de carbone …

Les produits de synthèse dans notre quotidien

La chimie de synthèse a permis et permet encore des progrès importants dans les domaines de la santé et de l’alimentation. Elle contribue à l’amélioration du confort dans la vie de tous les jours.

Les antibiotiques, par exemple, utilisés pour le traitement des maladies d’origine bactérienne, ont permis de lutter contre des maladies redoutables comme la typhoïde, la peste ou la tuberculose. Les pesticides, les herbicides, les engrais ont permis dans les pays développés, d’accroître la production agricole et de résoudre les problèmes chroniques de famine. La chimie de synthèse produit également des substances utiles à notre bien-être : des textiles artificiels, des colorants, des arômes, des cosmétiques, des matières plastiques, des isolants, des colles, des lessives, des matériaux pour les hautes technologies …

Nécessité de la chimie de synthèse

Toutes les espèces chimiques nécessaires à l’homme ne peuvent pas être puisées uniquement dans la nature, parce que les quantités nécessaires sont devenues énormes et que la nature ne peut pas être surexploitée. Souvent, la synthèse chimique coûte également moins cher que l’extraction du produit naturel. C’est le cas par exemple de l’indigo, le colorant utilisé pour teindre les jeans, dont la culture a été abandonnée au début du XXème siècle en Europe. La chimie de synthèse produit aussi des espèces chimiques originales, qu’on ne trouve pas dans la nature.

La chimie de synthèse permet de créer des substances adaptées aux besoins de l’homme ou de l’environnement, plus « performantes » que celles trouvées dans la nature.

Le savon classique, par exemple, est obtenu par traitement à la soude de graisses naturelles telles que le suif. Ses « pouvoirs lavants » sont limités en eaux « dures », c’est-à-dire riches en ions calcium notamment. Les chimistes ont dû concevoir une alternative de synthèse. Mais l’abus de détergents mal conçus et mal utilisés a provoqué des désastres écologiques. Les chimistes ont su réagir et proposer des détergents efficaces et moins nocifs pour l’environnement.

La chimie industrielle

Dans la chimie industrielle de synthèse, on distingue trois secteurs : la chimie lourde, la chimie fine et la chimie des « spécialités ».

 — La chimie lourde : La chimie lourde est la chimie des grands volumes de production (on parle en millions de tonnes), de coûts faibles et de prix de vente peu élevés : quelques euros ou moins par kilogramme. Le polyéthylène, par exemple, est issu de la chimie lourde. Il est utilisé pour fabriquer des récipients en matière plastique (bouteille de lait …), des sacs, des emballages… Le polyéthylène est synthétisé à partir d’un composé dont la formule est toute simple : l’éthylène (C2H4), qui lui-même est obtenu à partir du pétrole.

— La chimie fine : La chimie fine est la chimie des produits élaborés, dits à haute valeur ajoutée : les molécules produites sont complexes, la mise au point de leur synthèse est très longue et demande de lourds investissements financiers. Les coûts de production et les prix de vente sont très élevés par rapport au prix des matières premières. Par contre, les volumes de production sont beaucoup plus faibles que ceux de la chimie lourde. Le grand domaine de la chimie fine est celui de la pharmacie. L’activité des médicaments est très forte, ce qui signifie que la quantité prescrite est très faible : par exemple, 2mg par comprimé pour un médicament qui coûte 648000 euros le kilogramme.

— La chimie des spécialités : La chimie des spécialités est celle des produits intermédiaires, aussi bien en volume de production qu’en prix. Il s’agit des arômes, des médicaments courants, des lessives … Les prix vont de quelques dizaines à quelques centaines d'euros par kilogramme.

La synthèse permet l’obtention d’espèces chimiques par transformation chimique en laboratoire à partir d’autres espèces qui constituent la matière première. La chimie de synthèse reproduit des espèces existant dans la nature et permet aussi de créer des espèces nouvelles dites artificielles comme par exemple le nylon ou les polyesters. Le développement dans la deuxième moitié du XXème siècle de la chimie de synthèse s’explique par l’insuffisance de certaines ressources naturelles, par leur coût parfois très élevé et par les caractéristiques intéressantes de certaines espèces artificielles nouvellement synthétisées.

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Olivier

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