Morphogénèses chimiques : les réactions créatrices de rythmes et de formes

La réaction chimique ne se limite pas à la seule transformation de réactifs en produits et énergie. Certaines réactions chimiques peuvent aussi donner spontanément naissance à des modulations spatiales (mobiles ou immobiles) de la concentration des espèces impliquées. Ces auto-organisations macroscopiques sont le résultat de l'association entre réaction chimique et la simple diffusion moléculaire de ces espèces. Ainsi naissent soit des ondes propagatives d'activité chimique prenant parfois la forme de spirales, soit des motifs stationnaires s'organisant en bandes parallèles ou bien en réseaux hexagonaux. Ces motifs stationnaires sont couramment qualifiés de " structures de Turing ", d'après le nom du mathématicien britannique Alan Turing qui les avait formellement prédites et proposait leur mécanisme de formation pour rendre compte de certains aspects du développent des êtres vivants. Nous expliquerons les principes essentiels qui régissent ces phénomènes d'auto-organisation dans ces systèmes de réaction-diffusion. Ceux-ci seront abondamment illustrés par d'étonnantes observations expérimentales dans des systèmes chimiques mettant en oeuvre des réactifs très ordinaires. Certaines extrapolations aux systèmes biologiques seront commentées.

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LE  PEROXYDE  D'HYDROGENE.

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L'étude de la matière à toutes les échelles.

L' étude de la matière à toutes les échelles est un sujet très vaste qui nécessiterait plusieurs cours. Aussi, nous limiterons notre propos en tentant de répondre à la question : " Un même assemblage d'éléments organiques ou inorganiques peut-il exister à différentes échelles et qu'elles sont leurs propriétés spécifiques ? " Dans ce dessein, nous choisirons une même entité différant par le nombre d'atomes qui la constitue et nous chercherons à montrer que ses propriétés physiques ou catalytiques changent en fonction de leur dimension. Dans un second temps, nous associerons cette entité à elle-même afin de faire croître cet assemblage de quelques Angstrom au millimètre. Nous montrerons que, dans certains cas, l'organisation de ces entités induit l'apparition des propriétés spécifiques différant de l'élément isolé. Nous traiterons tout d'abord les matériaux inorganiques puis organiques.

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La chimie : science des transformations

La chimie, science des transformations, a permis la synthèse de nombreux produits qui ont profondément modifié notre vie quotidienne. Ces synthèses nécessitent une compréhension fine de la réaction chimique, acquise au cours des deux derniers siècles. Les chimistes du 19è siècle, qui ne pouvaient "voir" les atomes, ont pu cependant déterminer les structures par analyse chimique. Cet exploit équivaut à celui d'un aveugle qui, connaissant seulement les quantités de matériaux utilisées, reconstitue exactement les châteaux de la Loire ! Un grand thème du 20è siècle a été les mécanismes, qui précisent comment les structures se transforment au cours d'une réaction. Comme les intermédiaires ne peuvent être isolés et étudiés, élucider un mécanisme revient à regarder les premières et dernières scènes d'une pièce de théâtre et à deviner ce qui se passe entre les deux. Et on y arrive ! Le 21è siècle verra sans doute une chimie des systèmes complexes, ayant des caractéristiques proches du vivant.

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