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MACROMOLÉCULES

Étude des macromolécules en solution

Objectifs

Depuis son origine, la science des polymères est confrontée à la problématique de la détermination de la taille des macromolécules et de la forme qu'elles adoptent dans l'espace. La connaissance de la conformation des chaînes dans un environnement donné ainsi que la corrélation de cette information avec les caractéristiques structurales de l'échantillon considéré (nature chimique du motif constitutif, masse molaire moyenne, distribution des masses) constituent un préalable à toute étude sur son comportement physico-chimique ou physico-mécanique. Si la masse molaire moyenne d'un échantillon et sa polymolécularité dépendent avant tout des conditions de synthèse choisies par l'expérimentateur, la conformation des chaînes de polymères résulte, quant à elle, de l'interrelation entre la structure de leurs unités constitutives et le milieu physique dans lequel ces chaînes sont placées (présence de solvant ou d'autres polymères, température, état étiré ou au repos). Indépendamment de ces considérations, il apparaît que c'est en solution (à l'état de soluté) qu'un échantillon peut être le plus aisément caractérisé (à l'exception notable de la technique de diffusion neutronique, qui ne nécessite pas la présence d'un solvant pour permettre la caractérisation du polymère étudié).

L'osmométrie, la diffusion de la lumière, la chromatographie d'exclusion stérique ou la viscosimétrie, techniques qui requièrent toutes des solutions diluées de polymères, sont des méthodes de caractérisation très utilisées et complémentaires. Elles permettent d'accéder à des informations aussi diverses que la polymolécularité, les masses molaires moyennes, le rayon de giration ou la forme des macromolécules.

Outre la détermination des caractéristiques moléculaires d'un échantillon, l'étude des solutions macromoléculaires a permis de connaître les facteurs qui influent sur le comportement des polymères en solution. Le nombre d'applications faisant intervenir des polymères en solution (peintures, produits cosmétiques ou alimentaires, etc.) atteste le remarquable effort cognitif dont ce domaine a bénéficié.

Facteurs affectant la conformation des chaînes

Une solution contenant des macromolécules diffère d'une solution de molécules organiques simples en premier lieu par la répercussion à longue distance des interactions qui peuvent s'y développer. La grande taille et la connectivité (c'est-à-dire le fait que toutes les unités monomères de la chaîne soient liées les unes aux autres) d'une chaîne macromoléculaire impliquent, en effet, qu'elle peut interagir avec d'autres éléments de la solution sur plusieurs dizaines voire plusieurs centaines de nanomètres et cela de multiples manières. Ces interactions sont, par exemple, celles qui s'établissent entre les motifs constitutifs de la chaîne et les molécules de solvant, interactions qui, répétées de nombreuses fois, contribuent à allonger la chaîne ; les interactions peuvent aussi concerner le contact temporaire entre deux chaînes de la solution à travers la formation d'un enchevêtrement.

Modèle de la marche au hasard

Pour comprendre les fondements du comportement d'une macromolécule en solution, il faut tout d'abord connaître chacun des facteurs qui concourent à lui donner une certaine dimension. Le modèle qui décrit le mieux la conformation d'une macromolécule est celui de la marche au hasard, dans lequel les chaînes sont considérées comme immatérielles ou fantômes. Ce modèle permet de calculer, entre autres grandeurs, la distance r qui sépare les deux extrémités de la chaîne polymère, distance qui donne une idée de la taille que prend la macromolécule. Ce vecteur r est, en réalité, la somme des vecteurs correspondant à la longueur[...]

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Écrit par

  • : docteur ès sciences physiques, professeur à l'université de Bordeaux-I
  • : docteur ès sciences physiques, directeur de recherche au C.N.R.S.
  • : docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S.

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. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Diverses configurations des homopolymères - crédits : Encyclopædia Universalis France

Diverses configurations des homopolymères

Encyclopædia Universalis France

Visualisation de polymères à faible taux de cristallinité - crédits : Encyclopædia Universalis France

Visualisation de polymères à faible taux de cristallinité

Encyclopædia Universalis France

Pierre-Gilles de Gennes - crédits : Violaine Paquereau

Pierre-Gilles de Gennes

Violaine Paquereau

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Autres références

  • ACÉTAMIDE (éthanamide)

    • Écrit par Dina SURDIN
    • 328 mots

    CH3—CO—NH2

    Masse moléculaire : 59,07 g

    Masse spécifique : 1,16 g/cm3

    Point de fusion : 82 0C

    Point d'ébullition : 222 0C.

    Monoamide primaire se présentant en cristaux blancs hexagonaux ou rhomboédriques. La structure cristalline de l'acétamide déterminée par les rayons X (méthode du...

  • ANTIGÈNES

    • Écrit par Joseph ALOUF
    • 7 382 mots
    • 5 médias
    En règle générale,les antigènes sont des macromolécules, mais toute macromolécule n'est pas obligatoirement immunogène. L'immunogénicité d'une macromolécule est d'autant plus élevée que sa taille est plus importante. Exceptionnellement, un certain nombre de molécules de faible taille moléculaire...

  • BIOPHYSIQUE

    • Écrit par Claude Michel GARY-BOBO
    • 6 413 mots
    La biophysique moléculaire se donne pour tâche l'étude de l'organisation spatiale des macromolécules en relation avec leurs interactions fonctionnelles dans le milieu biologique. C'est peut-être dans ce domaine que la puissance des méthodes physiques se révèle de façon le plus spectaculaire, par...

  • CHAMPETIER GEORGES (1905-1980)

    • Écrit par Pierre SIGWALT
    • 1 134 mots

    Chimiste français, né et mort à Paris, fondateur en France de la chimie macromoléculaire.

    Georges Champetier fait ses études secondaires à l'école primaire supérieure Lavoisier. Il y prépare le concours d'entrée à l'École supérieure de physique et chimie industrielles de la Ville de Paris, où il...

  • Afficher les 18 références

Voir aussi

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