CHIMIELa chimie aujourd'hui

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En tant que discipline, la chimie est demeurée attachée à ses traditions, à des subdivisions établies depuis le xixe siècle pour la plupart, qui conservent une surprenante vitalité. Elles sont regroupées sous le titre Voies classiques. Mais toute présentation de la chimie contemporaine, et de ses avancées les plus prometteuses, doit tenir compte du tournant biologique pris par la discipline à la fin du xxe siècle : tel est l'objet du chapitre Exploration de la nature. Et, surtout, la chimie d'aujourd'hui est d'ores et déjà celle de demain. Le chapitre Innovation présente ainsi, réunies par thèmes, les sous-disciplines existantes, robustes, ayant déjà fait la preuve de leur dynamisme, qui se désignent d'elles-mêmes à toute prospective.

Cet état des lieux de la chimie montre un ensemble cohérent, mais bigarré et mouvant. Quant aux acteurs, les chimistes, ils se partagent entre une poignée d'éclaireurs aventureux et de gros bataillons venus occuper les territoires qu'ont définis quelques pionniers. Il est de bonne gestion, tant du côté de la science que de celui de l'industrie, de ne négliger aucun des deux groupes, sous peine de stérilité.

Les indications bibliographiques permettront aux lecteurs désireux d'en savoir davantage de rassembler une première documentation de qualité.

Voies classiques

Chimie minérale

Le territoire de la chimie minérale englobe l'ensemble des éléments de la classification périodique hormis le carbone ; c'est dire sa richesse potentielle. L'un des axes de recherche féconds est la conception de composés ayant des liaisons multiples entre deux atomes d'un même élément, par exemple une liaison triple silicium-silicium ou une liaison quintuple uranium-uranium. Franck Albert Cotton (1930-2007) a mis à son actif de telles réalisations.

De fait, l'analogie avec les molécules de la chimie organique guide souvent les minéralistes. La problématique du mécanisme des réactions, la caractérisation d'intermédiaires réactionnels, radicalaires en particulier, sont exploitées. Ainsi, la chimie minérale suit la chimie organique, avec un décalage de parfois quelques décennies.

Le raisonnement analogique se base sur une relation verticale dans le tableau périodique : par exemple, remplacement du carbone par le silicium. Il tire parti d'une relation diagonale et d'électronégativités comparables : par exemple, remplacement du carbone par le phosphore, conduisant, entre autres, à la préparation de phospha-alcènes R1P=CR2R3 qui sont ensuite polymérisés ; ou encore analogues P=N de liaisons C=C. Il exploite la notion de systèmes isoélectroniques pour élaborer des édifices moléculaires avec des paires d'atomes bore-azote à la place de paires carbone-carbone. Des notions qui servirent de moteurs à la chimie organique des années 1960, comme l'élaboration de systèmes à délocalisation électronique aromatique ou au contraire antiaromatique, font aussi florès.

Une bonne part des avancées de cette sous-discipline lui vient d'applications telles que la conception et l'obtention de nouveaux matériaux présentant divers types de magnétisme ou ayant d'intéressantes propriétés optoélectroniques, de polymères de types inédits, de films minces.

Chimie organique

Au contact de la biochimie

La chimie organique est celle des composés du carbone : sa richesse, la profusion des formes moléculaires concevables et matérialisables, vont bien au-delà des molécules qu'on trouve dans les organismes. Les seules limites sont celles de son propre imaginaire.

Dans la mythologie grecque, Dédale fabriquait de savantes machines, comme celle qui permit à Icare de voler. Comme lui, les organiciens inventent et réalisent des daidala moléculaires. Aujourd'hui, elles sont de l'ordre du nanomètre pour la taille, et du ressort des nanotechnologies. Autre exemple, pour en rester à cette référence à la Grèce antique, les organiciens mirent au monde des hydrocarbures sur le modèle des solides platoniciens, tétraèdre, cube, octaèdre, dodécaèdre, icosaèdre. Ce n'est pas seulement de l'art pour l'art : les applications du cubane (C8H8) incluent les explosifs les plus puissants connus, les nitrocubanes [C8H8–α(NO2)α, de α = 1 à α = 8].

Mais, à l'heure actuelle, la chimie organique est fortement attirée par la biologie. On assiste là à l'une de ces fécondations croisées, par hybridation, dont l'histoire des sciences est coutumière.

Née dans les années 1930, la chimie organique physique – synthèse de molécules inédites pour tester une idée à l'aide de mesures physiques – fut une école de créativité des plus formatrices. Vers la fin des années 1960, elle vint se fondre dans la biologie moléculaire montante. Retour du balancier, la biologie moléculaire offre aujourd'hui à la chimie organique tant ses défis que ses outils.

Synthèse organique

Complexe orfèvrerie, suite de manipulations minutieuses construisant des architectures à l'échelle du nanomètre, atome par atome parfois, elle vise à reproduire les structures de substances naturelles complexes. Kyriacos Costa Nicolaou (né en 1946) en est l'un des chefs de file. Mais cette sous-discipline demeure dans le sillage du génial Robert Burns Woodward (1917-1979), l'un des deux ou trois plus grands chimistes du xxe siècle.

Ses praticiens disposent d'une très large panoplie de transformations, qui leur permettent de synthétiser n'importe quelle molécule. Il y faut compter une vingtaine d'années-chercheur, pour toute cible un tant soit peu complexe. L'outil majeur est l'analyse rétrosynthétique, assistée par ordinateur, mise au point par Elias James Corey (né en 1928) : des déconnexions de paires d'atomes liés, dans la molécule-cible, permettent de visualiser des architectures de plus en plus simples, en un raisonnement logique régressif.

Apprentissage d'un métier, cette sous-discipline forme principalement des chimistes pour les laboratoires de l'industrie pharmaceutique.

Chimie analytique

Sous-discipline des plus anciennes, la chimie analytique atteint aujourd'hui à un raffinement et une sensibilité extrêmes. Le laser, l'un de ses outils les plus performants, en est responsable. Il est devenu possible, dans certains cas, d'identifier des molécules individuelles et non pas seulement, comme ce fut le cas jusqu'ici, des assemblées très nombreuses.

Ses autres outils sont les diverses chromatographies et spectroscopies. Les premières permettent la séparation et l'isolement, souvent en [...]

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William Knowles, Prix Nobel de chimie 2001

William Knowles, Prix Nobel de chimie 2001
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Linus Carl Pauling et ses modèles moléculaires

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Cercle d'atomes de fer

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  • : professeur honoraire à l'École polytechnique et à l'université de Liège (Belgique)

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Pour citer l’article

Pierre LASZLO, « CHIMIE - La chimie aujourd'hui », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/chimie-la-chimie-aujourd-hui/