Le [popupdefinition id=15196]prom&eacute;thium[/popupdefinition] (Pm) est un [popupdefinition id=4451]lanthanide[/popupdefinition]. Il doit son nom &agrave; Prom&eacute;th&eacute;e, [popupdefinition id=3709]titan[/popupdefinition] de la mythologie grecque ayant vol&eacute; le [popupdefinition id=15905]feu[/popupdefinition] aux dieux.Il est r&eacute;cup&eacute;r&eacute; comme sous-produit de [popupdefinition id=2462]fission[/popupdefinition] de l'[popupdefinition id=4212]uranium[/popupdefinition]. Son utilisation est envisag&eacute;e dans l'a&eacute;rospatiale comme source de [popupdefinition id=15898]chaleur[/popupdefinition] et d'&eacute;lectricit&eacute;. Sur l'image, la [popupdefinition id=18037]sonde Juno[/popupdefinition] pr&egrave;s de [popupdefinition id=3714]Jupiter[/popupdefinition].&copy; DR et [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition]/[popupdefinition id=2561]JPL[/popupdefinition], DP

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Le prométhium, un sous-produit de la fission de l'uranium

Le "Jet Propulsion Laboratory" (JPL) basé à Pasadena aux États-Unis est un des nombreux centres de recherches de la NASA. Il est dirigé par le "California Institute of Technology" (Caltech), célèbre université américaine.
Le JPL est le principal centre américain pour l'exploration robotique du système solaire. Il a dirigé plusieurs projets comme les sondes Pioneer, Viking, Voyager et plus récemment la sonde Galileo, les missions Mars Pathfinder et les deux robots de la mission Mars Exploration Rover (Spirit et Opportunity), Cassini-Huygens. 
Site internet du JPL.

Jet Propulsion Laboratory

Jupiter

Juno est une sonde d’étude de la planète Jupiter de la Nasa. Elle a été lancée en 2011 et est arrivée à destination en juillet 2016. La sonde Juno emporte un ensemble de huit instruments scientifiques totalisant 29 capteurs différents, ainsi qu'une caméra.Les principaux objectifs de Juno sont axés sur la connaissance de l'histoire de la formation de Jupiter et sur son évolution. Ses données nous aident également à mieux comprendre les systèmes planétaires découverts autour d'autres étoiles, car la plupart des exoplanètes connues sont des Jupiter chaudes (c'est-à-dire des planètes similaires à Jupiter mais plusieurs fois plus massives).Concernant Jupiter, Juno se focalisera sur l'étude de l'atmosphère jovienne, de son champ magnétique et de la magnétosphère. Elle croisera plusieurs types de données pour en savoir plus sur son noyau, notamment par la cartographie des champs magnétiques et gravimétriques. Signalons également que la sonde observera les aurores boréales et australes, les plus puissantes du Système solaire.La Nasa, contrainte de modifier ses plansPour cette mission, les plans de la Nasa ne se sont pas déroulés comme prévu. Initialement, la Nasa prévoyait qu'après deux orbites de 53 jours, la sonde en réaliserait 32 autres sur une orbite de 14 jours, avant de terminer sa mission initiale. Pour passer de l'orbite de 53 jours à celle de 14 jours, Juno devait allumer son moteur pour entamer une manœuvre qui devait réduire l'orbite à 14 jours.Or, il se trouve que ce même moteur équipe d'autres sondes de la Nasa et qu'un problème dans des clapets de son système de pressurisation a été identifié sur l'une de ces sondes. La Nasa n'a pas voulu prendre le risque de compromettre cette mission à un milliard de dollars quelques mois seulement après son arrivée autour de Jupiter. Elle donc a pris la décision de rester sur une orbite de 53 jours autour de Jupiter.Ce nouveau scénario n’a pas remis en cause les objectifs initiaux de la mission qui seront bien atteints. En effet, tout l'intérêt de la mission est de faire de la science au périjove, c'est-à-dire quand Juno se trouve au plus près de Jupiter. Or, qu'elle soit sur une orbite de 53 jours ou de 14 jours, l'altitude du périjove reste la même, à quelques milliers de kilomètres au-dessus des pôles.La mission va néanmoins durer plus longtemps et se dérouler à un rythme moins effréné. Surtout, cette orbite offre de nouvelles opportunités scientifiques : elle va permettre d'explorer les confins de la magnétosphère jovienne, incluant sa « queue », sa partie sud et sa région frontalière, la magnétopause.

Juno

Titan (Saturne VI) a été découvert par Huygens en 1655. Sa période de révolution est de 16 jours. 
Titan possède une atmosphère opaque qui nous empêche d'apercevoir le sol. La pression atmosphérique au sol doit être de 1,5 bar (1,5 fois la pression atmosphérique terrestre au niveau de la mer).
La sonde Huygens s'est posée à sa surface le 14 janvier 2005. Elle a permis de prendre des photos exceptionnelles et de commencer à percer les secrets de ce satellite de Saturne.

Titan

Dans le langage courant, le terme de chaleur est employé pour qualifier la sensation que donne un corps chaud.

Les physiciens qualifient la chaleur d'énergie thermique. Dans le système international, elle se mesure donc en joules (J). La chaleur correspond plus précisément à un transfert d'énergie.

Compréhension de la transmutation thermique
Transfert de chaleur et variation de température sont directement liés par le biais de la capacité calorifique notée C.

Ainsi, un transfert de chaleur provoque généralement une variation de température. Lorsque deux corps sont mis au contact l'un de l'autre, le plus chaud cède de la chaleur au plus froid jusqu'à établir un équilibre.

En revanche, les changements d'état physique s'opèrent à température constante. Chauffez un glaçon : il restera à 0 °C ! Mais l'eau qui le compose passera de l'état solide à l'état liquide. Ce changement d'état consomme de l'énergie, de la chaleur, qui, de fait, ne pourra pas servir à faire monter la température de l'eau.

Modes de transfert de la chaleur
Il existe trois modes de transfert de la chaleur :

la conduction thermique, qui correspond à un échange d'énergie sans déplacement de matière ;
la convection, résultat d'un déplacement de particules de températures différentes dans un fluide ;
le rayonnement thermique, qui est émis pour tous les corps.


Principes fondamentaux de la thermodynamique
Les lois de la thermodynamique régissent les échanges de chaleur et leur impact sur les propriétés des matériaux et des systèmes physiques. Par exemple, la première loi de la thermodynamique stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement transformée d'une forme à une autre. Cette loi est essentielle pour comprendre que toute l'énergie utilisée pour changer l'état de la matière provient d'une autre forme d'énergie déjà présente dans le système.

Applications pratiques de la chaleur
La maîtrise des transferts de chaleur joue un rôle crucial dans des domaines variés tels que la gestion de l'efficacité énergétique dans les bâtiments, la conception de moteurs et systèmes mécaniques, et le développement de techniques de conservation ou de génération d'énergie. En génie thermique, les principes de transfert de chaleur sont appliqués pour optimiser les systèmes de chauffage et de refroidissement, augmentant ainsi leur efficacité et réduisant leur impact environnemental.

Dans le secteur de la santé, la compréhension de la chaleur corporelle et de sa régulation est vitale pour le diagnostic médical et le traitement des maladies. Par exemple, les techniques d'imagerie thermique sont utilisées pour détecter les variations de température à la surface du corps, pouvant indiquer la présence de pathologies ou d'inflammations.

Les études avancées sur la thermodynamique et les technologies de transfert de chaleur continuent de favoriser des innovations dans de nombreux secteurs industriels et scientifiques, améliorant la qualité de vie et la sécurité des personnes. 

Pour plus d'informations scientifiques sur le sujet, consultez des sources telles que les publications sur études sur la chaleur et la thermodynamique sur arXiv qui offrent des recherches avancées sur les différents aspects de la thermodynamique et du transfert de chaleur.

Chaleur

Carburant le plus répandu dans les centrales nucléaires, l’uranium est l’un des symboles de la radioactivité et de l’énergie nucléaire. L'uranium naturel se compose de trois isotopes radioactifs (238U, 235U et 234U). La plupart des réacteurs fonctionnent à l'uranium enrichi en 235U (1,5 à 3 % environ au lieu de 0,72 % normalement).GénéralitésSymbole : UNuméro atomique : 92Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2Masse atomique : 238,02891 uIsotopes les plus stables : 238U avec une demi-vie de 4,4688 milliards d'années (99,2742 %), 235U avec une demi-vie de 703,8 millions d'années (0,7202 %)Série : actinideGroupe, période, bloc : L/A, 7, fDensité : 19,1Point de fusion : 1.135 °CPoint d’ébullition : 4.131 °CHistorique de l’uraniumL’uranium a été découvert par Klaproth en 1789 alors qu’il menait des expériences sur la pechblende. Le métal a été isolé pour la première fois en 1841. Klaproth baptisa l’élément qu’il venait de découvrir « uranium » en hommage à la planète Uranus, qui avait été découverte quelques années plus tôt. Elle-même tient son nom d’Ouranos, le dieu du ciel chez les Grecs.Propriétés de l’uraniumUne fois purifié, l’uranium est un métal d’aspect blanc argenté, brillant, assez dense. Il est plus dur que la plupart des autres éléments. Malléable, ductile et légèrement paramagnétique, l’uranium est aussi très électropositif. C’est en revanche un mauvais conducteur électrique. L’uranium réagit avec la quasi-totalité des éléments non métalliques, excepté les gaz rares.Il est omniprésent dans la nature et on le trouve en quantités variables mais faibles dans les roches, le sol, l'eau, l'air, les plantes, les animaux et les êtres humains. Il y a en moyenne dans l'organisme humain approximativement 90 μg (microgrammes) d'uranium qui proviennent de l'air, de l'eau et des aliments absorbés. Environ 66 % se trouvent dans le squelette, 16 % dans le foie, 8 % dans les reins et 10 % dans les autres tissus.Utilisation de l’uraniumL’isotope 235 de l’uranium, présent en très faible quantité dans l’uranium naturel, est l’isotope radioactif le plus utilisé dans le secteur de la production d’énergie nucléaire. C’est également l’ingrédient clé de la première bombe atomique utilisée pendant une guerre, Little Boy, larguée sur la ville japonaise d’Hiroshima le 6 août 1945. Les militaires utilisent également l’uranium sous une forme appauvrie en uranium 235 pour son pouvoir pénétrant et incendiaire. Historiquement, l’uranium a servi de pigment en verrerie, pour les faïences ainsi que les céramiques. Certaines réactions chimiques l’emploient comme catalyseur. L’uranium appauvri mélangé à du plutonium donne le Mox, un autre combustible nucléaire.

Uranium

Le feu est le résultat d’une réaction chimique d’oxydoréduction rapide, la combustion, qui libère généralement de la fumée et de la lumière et qui émet toujours de la chaleur.Réaction d’oxydationLes réactions d’oxydation peuvent être lentes, comme dans le cas de la formation de la rouille. Elles n’en demeurent pas moins exothermiques, mais la chaleur émise se dissipe dans l’environnement et l’élévation de température n’est pas notable.Les réactions d’oxydation dites rapides produisent de la chaleur plus vite que celle-ci ne peut se dissiper. La température augmente fortement et le feu prend.Pour allumer un feuLa réaction de combustion à l’origine de la naissance d’un feu ne peut avoir lieu sans une combinaison d’éléments :
le combustible est celui qui va se retrouver dégradé par la réaction ; il peut être solide (bois, papier, charbon, etc.), liquide (essence, huile, etc.) ou gazeux (gaz naturel, butane, etc.) ;
le comburant est en général du dioxygène ; privé de dioxygène, le feu s’éteint ;
l’énergie d’activation peut être une flamme, une étincelle, un arc électrique, etc. ;
les radicaux sont des molécules intermédiaires, produites par la réaction chimique et à l’origine de la réaction en chaîne qui entretient le feu.
Quelles sont les utilisations du feu ?Le feu a été utilisé par l'humanité depuis des millénaires pour diverses fonctions. Dès les débuts de la civilisation, l'homme a appris à maîtriser le feu pour cuire des aliments, fournir de la chaleur, fabriquer des outils et des matériaux, éclairer l'obscurité et bien plus encore. Au fil du temps, les utilisations du feu ont évolué, s'étendant à des domaines tels que l'industrie, l'agriculture, la médecine et même l'art. Aujourd'hui encore, malgré les avancées technologiques, le feu reste un élément essentiel de nombreuses activités humaines.La symbolique du feuLe feu revêt également une forte symbolique dans de nombreuses cultures à travers le monde. Depuis l'Antiquité, il est associé à divers concepts et émotions, tels que la purification, la transformation, la passion, la lumière, mais aussi la destruction et le danger. Dans de nombreuses croyances religieuses et mythologiques, le feu est souvent lié à des divinités ou à des forces cosmiques. Il est également souvent utilisé dans les rituels et les cérémonies pour symboliser le renouveau, la protection ou la connexion spirituelle. Cette symbolique riche et variée du feu continue d'influencer les arts, la littérature, la philosophie et la psychologie contemporains, témoignant de sa profonde signification dans l'imaginaire humain.

Présent à l’état de traces dans le milieu naturel, le prométhium est avec le technétium le seul élément plus léger que le bismuth à n’avoir aucun isotope stable.
Généralités
Symbole : PmNuméro atomique : 61Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 23 ,8, 2Masse atomique : 145 uIsotopes les plus stables : 145Pm avec une demi-vie de 17,7 années (traces), 146Pm avec une demi-vie de 5,53 années (traces), 147Pm avec une demi-vie de 2,6234 ans (traces)Série : lanthanidesGroupe, période, bloc : L/A, 6, fDensité : 7,264 Point de fusion : 1.042 °CPoint d’ébullition : environ 3.000 °C
Historique du prométhium
Après plusieurs découvertes erronées, le prométhium a été caractérisé en 1945 à Oak Ridge par Marinsky, Glendenin et Coryell en étudiant des produits de fission de l’uranium irradié.
Propriétés du prométhium
Le prométhium est un émetteur de particules bêta. Deux formes allotropiques de la forme métallique ont été identifiées. Les sels de prométhium sont légèrement fluorescents dans le bleu ou le vert.
Utilisation du prométhium
À cause de sa radioactivité et de sa faible demi-vie, le prométhium n’a comme seule application que les composés luminescents. Il pourrait néanmoins être employé comme source de chaleur et de rayons X.
La rareté du prométhium
Cet élément ne possédant pas d’isotope stable, le prométhium n’existe sur Terre que comme produit de la fission spontanée de l’uranium 238 et de la désintégration α de l’europium 151. Avec ces deux sources, la quantité de prométhium sur notre planète est estimée à moins de 600 grammes…

Prométhium

La fission nucléaire est l'éclatement d'un noyau instable en deux noyaux plus légers et quelques particules élémentaires. Cet éclatement s'accompagne d'un dégagement de chaleur, c'est à dire d'énergie.
Le principe de la réaction en chaîne avec la fission d'un noyau d'uranium 235 absorbant un neutron. Le noyau fissionne en deux noyaux plus légers en donnant de deux à trois neutrons selon la nature des noyaux légers produits. © Université du Maine 
La fission spontanée existe mais elle est très rare. Le seul élément naturellement fissile est l'uranium 235. Sous l'impact d'un neutron, le noyau se trouve déséquilibré et se transforme en deux noyaux plus légers mais toujours instables appelés produits de fission. Au moment du choc avec le neutron, ces produits de fission sont éjectés à grande vitesse. Les noyaux issus de fission sont dans la plupart des cas radioactifs mais leur période est assez courte. 
La fission dégage une énergie gigantesque. 1 gramme d'uranium 235 libère ainsi autant d'énergie que la combustion de plusieurs tonnes de charbon. Les neutrons libérés par la fission ont une très grande énergie. Si on parvient à les ralentir convenablement, ils peuvent induire de nouvelles fissions et la réaction continue et s'accélère. Dans les réacteurs nucléaires, la réaction s'auto-entretient. Mais, si on laisse augmenter le nombre de neutrons présents, la réaction peut devenir explosive, c'est le cas de la bombe atomique (bombe A).

Fission nucléaire

La Nasa (National Aeronautics and Space Administration) est une agence gouvernementale américaine, chargée d’exécuter le programme spatial civil. Aujourd’hui encore, elle est considérée comme un leader dans le domaine de l’aérospatiale. À son palmarès figurent les missions Apollo qui ont permis l’envoi des premiers Hommes sur la Lune, l’exploration de Mars par Curiosity ou encore les découvertes du télescope spatial Hubble.
Fondée le 29 juillet 1958 par le président Eisenhower, la Nasa vient remplacer le Naca (National Advisory Committee for Aeronautics), opérationnel depuis 1915. Guerre froide oblige, sa mission est alors de concurrencer le programme spatial soviétique. © Nasa
De nos jours, la Nasa emploie environ 20.000 personnes réparties dans une vingtaine d’institutions, comme le Goddard Space Flight Center, le Jet Propulsion Laboratory, le Langley Research Center ou encore le Kennedy Space Center. Elle accomplit des missions d’exploration et de recherche dans le domaine spatial et aérospatial par divers moyens : sondes, satellites, missions robotisées, etc. L’agence possède également un volet sciences de la Terre, pour étudier en particulier les effets du changement climatique.
Le Kennedy Space Center, en Floride, est une base de lancement située à proximité de Cap Canaveral. © Nasa
Les missions marquantes en cours et les projets futurs
La Nasa exploite la Station spatiale internationale (ISS), en coopération avec d’autres agences gouvernementales, où sont réalisées des recherches en astronomie, en sciences des matériaux et en biologie. Depuis 1990, l’agence exploite le célèbre télescope spatial Hubble, à l’origine d’avancées importantes dans notre connaissance de l’univers. Le très attendu James Webb Space Telescope viendra lui prêter main-forte en 2019.
Pour explorer Mars, la Nasa a lancé le programme Mars Science Laboratory (MSL), connu pour son rover Curiosity parcourant depuis 2012 le sol de la planète rouge à la recherche de traces de vie ancienne. Curiosity devrait être rejoint par l’atterrisseur InSight (lancement en mai 2018), puis viendra le rover Mars 2020, prévu pour le début des années 2020.
Dans le reste du Système solaire, des missions d’exploration étudient les géantes gazeuses, telle la sonde spatiale Cassini qui a plongé dans l’atmosphère de Saturne mi-septembre 2017 et la sonde New Horizons, toujours en activité, la première à avoir survolé Pluton et poursuit son exploration de la ceinture de Kuiper.

Nasa

Désigne chacun des 14 éléments du tableau de Mendeleïev ou la famille appartenant à la série de transition interne, dont le premier est le lanthane; les numéros atomiques sont compris entre 57 (lanthane) et 71 (lutétium).

Lanthanide

9540_le-promethium--un-sous-produit-de-la-fission-de-l-uranium

L'[popupdefinition id=14817]yttrium[/popupdefinition] (Y) est une [popupdefinition id=1647]terre rare[/popupdefinition] d&eacute;couverte en 1789, sous forme d'oxyde, par Johan Gadolin. Il s'agit d'un [popupdefinition id=3877]m&eacute;tal[/popupdefinition] mou, d'apparence m&eacute;tallique. L'utilisation la plus importante de l'yttrium est la fabrication de luminophores, auparavant pour les t&eacute;l&eacute;viseurs &agrave; tube cathodique et aujourd'hui pour les [popupdefinition id=6968]Led[/popupdefinition]. Ses autres [popupdefinition id=13200]applications[/popupdefinition] incluent la production d'[popupdefinition id=2669]&eacute;lectrodes[/popupdefinition], d'&eacute;lectrolytes, de filtres &eacute;lectroniques, de [popupdefinition id=1989]lasers[/popupdefinition] et de mat&eacute;riaux [popupdefinition id=12240]supraconducteurs[/popupdefinition]. Il existe aussi des applications m&eacute;dicales vari&eacute;es. Une exposition &agrave; l'yttrium peut occasionner des maladies pulmonaires chez l'Homme.&copy; Hi-Res Images of Chemical Elements, CC by 3.0, et Beo Beyond, CC by 3.0

L’yttrium, une terre rare qui entre dans la fabrication des Led

Corps conducteur de l'électricité, et de la chaleur, en général malléable et ductile et réfléchissant la lumière (éclat métallique).
Au contact d'un acide, un métal donne un sel ; au contact de l'oxygène, il donne un oxyde (avec difficulté pour les " métaux nobles " comme l'or, le platine...).
On distingue les métaux alcalins et alcalino-terreux, les métaux de transition (éléments dont la couche d est partiellement remplie), les lanthanides ou terres rares (dont la couche 4f est partiellement remplie), les actinides (idem pour la couche 5f).
Phys. L'état métallique est défini par ses propriétés électroniques dues à la liaison métallique, qui, contrairement à la liaison covalente (électrons localisés entre les ions) ou la liaison ionique (électrons localisés à la périphérie des ions), est assurée par des électrons délocalisés (Voir théorie des bandes). 
Cet état existe pour les trois quarts des éléments chimiques, du moins pour certaines formes allotropiques : le silicium est métallique à l'état liquide et covalent à l'état solide par exemple. La conductivité électrique des métaux diminue quand la température augmente. A très basse température, certains métaux sont supraconducteurs, c'est-à-dire qu'ils conduisent l'électricité sans aucune dissipation. A une conductivité électrique élevée est associée une bonne conductivité de la chaleur. 
Les propriétés magnétiques des métaux sont diverses : paramagnétisme, ferromagnétisme (fer, nickel), antiferromagnétisme (cobalt)...
Phys.sol. La séparation entre métal, semi-conducteur et isolant est liée à la valeur de l'énergie de Fermi par rapport aux bandes d'énergie autorisées aux électrons : haut de la bande de valence, bas de la bande de conduction. Le niveau de Fermi d'un métal est dans la bande de conduction.

Métal

Correspondance mathématique entre un ensemble de départ (ou objet ou source) et un ensemble d'arrivée (ou image ou but) telle que chaque élément de l'objet est en relation à un unique élément de l'image. Si A est un ensemble objet et B un ensemble image, pour noter que l'élément a de A est relié à l'élément b de B par l'application f, on écrit b=f(a).

Application

Les supraconducteurs sont des matériaux qui exhibent le phénomène de la supraconductivité (ou supraconduction), c'est-à-dire l'absence de résistance électrique, en dessous d’une certaine température critique Tc. 
Histoire de la découverte des supraconducteurs
Les premiers supraconducteurs connus à partir de 1911, suite aux travaux du physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes et son équipe, et que l'on nomme communément des supraconducteurs conventionnels, ne le devenaient qu’à des températures très basses, proches du zéro absolu. La résistance électrique du mercure, par exemple, devient nulle en dessous de 4,2 kelvins (K). C’est en 1986 que l’on a découvert les cuprates, les premiers exemples d'autres classes de matériaux, collectivement appelés supraconducteurs non conventionnels. Aujourd’hui, le record pour un supraconducteur à haute température critique reste extrêmement bas comparativement aux températures à la surface de la Terre (le maximum est 133 K, soit -140 °C). Si l’on disposait d’un supraconducteur à température ambiante, on pourrait entre autres transporter de l'électricité sans perte d'énergie et réaliser des Maglev économiques, comme des trains supersoniques dans des tubes sous vide.
Vidéo sur la découverte de la supraconductivité et ses applications. © CNRS Images/INP/Université Paris-Diderot
La théorie BCS
Une théorie complète de la supraconductivité fut proposée en 1957 par John Bardeen, Leon Cooper et John Schrieffer qui reçurent par la suite pour cette découverte le prix Nobel de physique en 1972. Connue comme théorie BCS, d'après leurs initiales, elle permettait de comprendre ce que laissait dans l’ombre une théorie phénoménologique dite de Ginzburg-Landau qui fut élaborée par Lev Landau et Vitali Ginzburg en 1950. La théorie BCS explique la supraconductivité par la formation de paires d'électrons (paires de Cooper) formant alors des bosons interagissant avec des phonons. Ce faisant, le courant électrique peut se comporter d’une certaine façon comme un superfluide.
Mais cette théorie ne fonctionne bien que dans le cas des supraconducteurs conventionnels et semble échouer pour les autres supraconducteurs. Cependant, les avis des théoriciens diffèrent sur ce sujet. On pense que dans le cas de certains supraconducteurs non conventionnels ce sont des interactions magnétiques qui seraient responsables de la formation de paires de Cooper. Plusieurs familles de matériaux sont considérées comme non conventionnelles. Les supraconducteurs organiques ou moléculaires (sels de Bechgaard), les cuprates, ou les pnictures en sont des exemples.

Supraconducteur

En chimie, le groupe dit « des terres rares » est constitué d’éléments métalliques.
Liste des terres rares
Il s'agit de :
15 lanthanides (éléments chimiques dont le nombre atomique est compris entre 57 et 71) :le lanthane ;le cérium ;le praséodyme ;le néodyme ;le prométhium ;le samarium ;l’europium ;le gadolinium ;le terbium ;le dysprosium ;l'holmium ;l'erbium ;le thulium ;l'ytterbium ;le lutécium.auxquels viennent s’ajouter :le scandium, de numéro atomique 21 ;l’yttrium, de numéro atomique 39.
Propriétés et utilisations des terres rares
Les terres rares sont des éléments plutôt :
tendres ; ductiles ;malléables ;réactifs à des températures élevées ou lorsqu’ils se présentent sous la forme de petits fragments.
On en trouve dans de nombreux objets de notre vie courante : aimants, radiographies médicales, éclairages fluorescents, téléphones, télévisions, etc.

Dans la classification périodique des éléments, on retrouve les terres rares grâce à leur numéro atomique compris entre 57 et 71. Il faut y ajouter le scandium (Sc) et l’yttrium (Y). © Clker-Free-Vector_Images, Pixabay, DP
Des éléments pas si rares
Contrairement à ce que laisse entendre leur dénomination, les terres rares sont relativement abondantes dans la croûte terrestre, plus en tout cas que l’or ou l’argent. On retrouve ces métaux sous forme de traces dans la plupart des environnements naturels.
Leurs propriétés électroniques, magnétiques, optiques ou encore catalytiques, en font des éléments particulièrement recherchés par l’industrie (aéronautique, automobile, technologies de l’information, etc.). C’est de ce point de vue que le terme « terres rares » trouve sa cohérence puisque les quantités disponibles restent considérées comme faibles compte tenu de leur poids économique. On les qualifie d’ailleurs également de « métaux stratégiques ».
Selon un panorama établi par le BRGM, la production minière mondiale de terres rares avoisinait, en 2014, quelque 144.000 tonnes pour une consommation d’environ 120.000 tonnes et un marché qui pesait près de 3,2 milliards d’euros. La demande globale en terres rares devraient encore aller croissante.

Terre rare

Historiquement classé parmi les terres rares, l’yttrium partage de nombreux traits communs avec les lanthanides, une ligne en dessous de lui dans le tableau périodique.
Généralités
Symbole : YNuméro atomique : 39Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 9, 2Masse atomique : 1,008 uIsotopes les plus stables : 89Y stable avec 50 neutrons (100 %)Série : métaux de transitionGroupe, période, bloc : 3, 5, dDensité : 4,469Point de fusion : 1.522 °CPoint d’ébullition : 3.345 °C
Historique de l’yttrium
Gadolin isola en 1794 un mélange d'oxyde qui contenait de l'oxyde d'yttrium. La séparation de l'élément est l'œuvre de Mosander en 1843.
Propriétés de l’yttrium
D'aspect métallique, l'yttrium est gris et mou. Sa stabilité à l'air provient d'une couche de passivation d'oxyde d'yttrium en surface. Les copeaux peuvent s'enflammer à l'air au-delà de 400 °C. Contrairement aux lanthanides, dont il est proche par les propriétés chimiques, il n'existe presque qu'à l'état trivalent.
Utilisation de l’yttrium
L'une des principales utilisations de l'yttrium est la confection de luminophores rouges pour les écrans cathodiques. De nombreux grenats synthétiques contiennent de l'yttrium. Les grenats de fer et d'yttrium sont des filtres micro-ondes appréciés. D'autres grenats d'yttrium, les YAG, imitent le diamant en joaillerie.
Sous forme d'additif, l'yttrium peut désoxyder notamment le vanadium. Un isotope radioactif, 90Y, est un ingrédient de médicaments contre des cancers. Le supraconducteur dit YBaCuO possède une température critique supérieure à la température d'ébullition de l'azote.
Effets de l’yttrium sur la santé
Rare dans la nature, l’exposition à l’yttrium ne peut se produire qu’en laboratoire. Une inhalation prolongée peut provoquer une embolie pulmonaire. Dans l’organisme, l’yttrium ingéré s’accumule dans le foie.

Yttrium

Dispositif qui amplifie la lumière et la rassemble en un étroit faisceau, dit cohérent, où ondes et photons associés se propagent en phase, au lieu d'être arbitrairement distribués. Cette propriété rend la lumière laser extrêmement directionnelle et d'une grande pureté spectrale.
Appareil fournissant un rayonnement lumineux directif et quasiment monochromatique grâce à une émission stimulée de radiation. 
Le mot « laser » est l'acronyme de l'anglais Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (« amplification de la lumière par émission stimulée de radiations »). Les lasers couvrent aujourd'hui toute la gamme des rayonnements électromagnétiques, des rayons X et ultraviolets aux ondes infrarouges et micrométriques (voir maser).
Principe de fonctionnement
Opt. Le laser consiste en un milieu amplificateur placé dans une cavité résonante qui fournit un rayonnement d'ondes cohérentes et monochromatiques par émission stimulée. 
L'excitation du milieu permet d'obtenir l'inversion de population, occupation anormale de niveaux d'énergie élevés, qui favorise l'émission stimulée par rapport à l'émission aléatoire spontanée (dans des proportions décrites par les coefficients d'Einstein). 
La cavité permet, en effet, de réfléchir au sein du milieu les photons émis, de manière à ce qu'ils provoquent à leur tour une émission stimulée (production de photons de même fréquence, de même phase et de même direction de propagation que ceux du rayonnement stimulateur). La longueur d'onde d'émission doit correspondre à un mode propre de la cavité (résonateur) pour que puisse s'y installer un système d'ondes stationnaires. Le gain de l'ensemble milieu amplificateur-cavité doit être supérieur à ses pertes (dues entre autres aux réflexions). 
schémas d'un dispositif laser (crédit : laboratoire Kastler Brosel )
L'excitation ou pompage s'obtient notamment grâce à des photons d'énergie adéquate (pompage optique dû à Kastler), par des courants ou décharges électriques (cas entre autres des diodes laser), ou par des réactions chimiques. 
Le rendement d'un laser, rapport de la puissance optique délivrable sur la puissance fournie à l'amplificateur est de l'ordre de 0,01 à 30% (50 % dans le meilleur des cas).
Les lasers à impulsion font intervenir plusieurs modes qui interfèrent (battements).
Familles de laser
Les lasers sont classés en cinq grandes familles, selon la nature du milieu excité : lasers à solide, lasers à gaz, lasers à semi-conducteurs, lasers à liquide et lasers à électrons libres.

Laser

Le terme « électrode » désigne un élément conducteur de courant électrique.Comment fonctionnent les électrodes ?Les électrodes jouent un rôle crucial dans de nombreux domaines, notamment en physique chimie et en médecine. En physique chimie, les électrodes sont utilisées dans des systèmes générateurs ou récepteurs de courant, ainsi que dans des processus tels que l'électrolyse. Lors d'une électrolyse, par exemple, deux électrodes sont soumises à une différence de potentiel, ce qui déclenche une réaction chimique d'oxydoréduction. La cathode, reliée au pôle négatif du générateur, subit une réduction tandis que l'anode, reliée au pôle positif du générateur, subit une oxydation.Quels sont les différents types d'électrodes ?Les électrodes sont utilisées dans une multitude d'applications, chacune nécessitant des caractéristiques spécifiques. En physique chimie, elles peuvent être des pièces d'appareils électriques tels que les tubes à rayons X ou les diodes à semi-conducteur. En médecine, les électrodes revêtent une importance particulière dans des domaines comme la kinésithérapie. Appliquées sur une partie du corps humain ou d'un être vivant en général, les électrodes permettent d'enregistrer l'activité électrique et les potentiels bioélectriques issus de l'organisme, tels que la conduction nerveuse. Elles peuvent également servir à stimuler le système nerveux, les muscles ou les viscères, comme dans le cas de l'électrostimulation utilisée par les kinésithérapeutes au cours de la rééducation ou même comme appareil de musculation.Les électrodes en physique chimiePour les physiciens, les électrodes sont :
d’une part, des pièces d’appareils électriques (tube à rayons X, diode à semi-conducteur, etc.) ;
d’autre part, les éléments conducteurs utilisés dans des systèmes générateurs (voir le fonctionnement d'une pile, par exemple) ou récepteurs de courant.
Lors d’une électrolyse, par exemple, deux électrodes sont soumises à une différence de potentiel, ce qui déclenche une réaction chimique d’oxydoréduction. La cathode, reliée au pôle négatif du générateur, subit une réduction et l’anode, reliée au pôle positif du générateur, subit une oxydation.Les électrodes médicales : kinésithérapie…Appliquées sur une partie du corps humain, ou d’un être vivant en général, les électrodes permettent d'enregistrer l'activité électrique et les potentiels bioélectriques issus de l'organisme (conduction nerveuse, etc.).Elles peuvent également servir à stimuler le système nerveux, les muscles ou les viscères. L’électrostimulation, utilisée par les kinésithérapeutes au cours de la rééducation (ou même par certains comme appareil de musculation) en est un exemple courant.

Électrode

Une diode électroluminescente, plus connue sous l'appellation Del ou Led (light-emitting diode), désigne un composant optoélectronique qui permet l'émission de lumière monochromatique.Inventée en 1927 par Oleg Vladímirovich LósevPrincipe de la LedMis au point par O. V. Lósev en 1927, 20 ans après la première émission de lumière par un semi-conducteur, ce dispositif émet de la lumière lorsqu'il est traversé par un courant électrique, un courant qui ne peut le parcourir que dans un seul sens. Le procédé repose sur l'émission d'un photon produit grâce à la recombinaison d'un électron et d'un trou dans un semi-conducteur. On peut distinguer différents types de diodes électroluminescentes en fonction de leur puissance (inférieure ou supérieure à 1 W), ou de leur spectre d'émission (diodes chromatiques, blanches ou à infrarouges). La première couleur obtenue a été le rouge en 1962 (par Nick Holonyak Jr et S. Bevacqua). Il faudra attendre les années 1990 pour voir apparaître d'autres couleurs.Avantages et inconvénients de la LedSa facilité de montage sur un circuit imprimé, sa faible consommation, sa résistance mécanique, sa petite taille, sa longue durée de vie et d'autres caractéristiques font de la diode électroluminescente un composant de plus en plus inévitable. Certaines critiques, comme le prix de cette technologie dans les écrans de téléviseurs ou la présence de matériaux toxiques dans sa fabrication, tentent cependant de freiner son développement. Les Led font partie des dispositifs d’éclairage les plus performants du point de vue énergétique, car elles convertissent très peu d’électricité en chaleur. Pour l’instant, les Del bleues demeurent les moins efficaces de la gamme et beaucoup de recherches sont en cours pour la production et l'amélioration des dispositifs de production de lumière blanche à partir de Del.Domaines d'utilisation des LedAujourd'hui, la diode électroluminescente est un composant de plus en plus utilisé dans différents domaines tels que l'éclairage, les écrans de téléviseurs, les écrans d'ordinateurs ou la décoration. Certains estiment que cette technologie représentera plus de 75 % de l'éclairage en 2020.Champ lexical : del | diode électroluminescente

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L'[popupdefinition id=15228]holmium[/popupdefinition] (Ho) est un [popupdefinition id=4451]lanthanide[/popupdefinition]. Il&nbsp;poss&egrave;de des caract&eacute;ristiques qui lui permettent de concentrer les flux magn&eacute;tiques. Il trouve peu d'[popupdefinition id=13200]applications[/popupdefinition] ; celles-ci&nbsp;se situent principalement dans la fabrication de [popupdefinition id=1989]lasers[/popupdefinition] YAG (utilis&eacute;s&nbsp;dans le domaine m&eacute;dical, notamment pour certaines op&eacute;rations des [popupdefinition id=14131]yeux[/popupdefinition]), la teinture du verre pour lui donner une [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition] rose et la conception de pi&egrave;ces polaires pour les [popupdefinition id=3883]aimants[/popupdefinition].&copy; Unknown, CC by&nbsp;1.0, et&nbsp;HebiFot, DP

L’holmium et son utilisation dans le laser YAG - Photos Futura

Dispositif qui amplifie la lumière et la rassemble en un étroit faisceau, dit cohérent, où ondes et photons associés se propagent en phase, au lieu d'être arbitrairement distribués. Cette propriété re...

L'œil, également appelé globe oculaire, correspond à l’organe de la vue, captant le signal lumineux avant que l’information ne soit réinterprétée par le cerveau et transformée en formes et en couleurs...

Œil

Un aimant, dans le domaine de la physique, est un matériau capable de produire un champ magnétique. Ce phénomène découle de propriétés particulières au sein de la matière magnétique, qui joue un rôle ...

Aimant

La couleur, c'est ce qui permet de différencier deux objets de formes et de structures identiques, par exemple le drapeau italien du drapeau français. C'est aussi ce qui n'est ni blanc, ni gris, ni no...

Couleur

Désigne chacun des 14 éléments du tableau de Mendeleïev ou la famille appartenant à la série de transition interne, dont le premier est le lanthane; les numéros atomiques sont compris entre 57 (lantha...

Correspondance mathématique entre un ensemble de départ (ou objet ou source) et un ensemble d'arrivée (ou image ou but) telle que chaque élément de l'objet est en relation à un unique élément de l'ima...

L’holmium, l’élément au moment magnétique le plus élevé, a été baptisé en l’honneur de Stockholm, dont le nom latinisé est Holmia.
Généralités
Symbole : HoNuméro atomique : 67Électrons par niveau d’...

Holmium

L’holmium et son utilisation dans le laser YAG

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Le [popupdefinition id=15178]pras&eacute;odyme[/popupdefinition] (Pr) est un [popupdefinition id=3877]m&eacute;tal[/popupdefinition] gris [popupdefinition id=14862]argent[/popupdefinition] qui fait partie de la famille des [popupdefinition id=4451]lanthanides[/popupdefinition]. [popupdefinition id=2074]Ductile[/popupdefinition] et mall&eacute;able, il s'oxyde &agrave; l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] ambiant. Il est conserv&eacute; dans de l'huile min&eacute;rale en raison de sa propension &agrave; r&eacute;agir au contact de l'eau. Il est notamment utilis&eacute; en [popupdefinition id=899]conjonction[/popupdefinition] avec le [popupdefinition id=15194]n&eacute;odyme[/popupdefinition] pour colorer les [popupdefinition id=1643]verres[/popupdefinition] de protection des lunettes solaires et des lunettes de [popupmetier id=311]soudeur[/popupmetier]. Il est &eacute;galement employ&eacute; pour la fabrication de [popupdefinition id=16686]c&eacute;ramiques[/popupdefinition].&copy; Jurii, CC by 3.0 et Salvatore La Bua, CC by-nc 2.0

Le praséodyme, utilisé en conjonction avec le néodyme

Dans le langage courant, le terme céramique désigne un objet fabriqué en terre et qui a été cuit à une température plus ou moins élevée. Dans l’histoire de l’Homme, l’art de travailler la céramique arrive avant celui de travailler le verre ou le métal, dès le Néolithique. Et il s’avère que les céramiques présentent des propriétés différentes selon la nature de leurs composants et leur température de cuisson. On distingue par exemple les poteries, les faïences, les porcelaines, etc.Une définition plus large des céramiques précise qu’il s’agit là de matériaux non métalliques et non organiques obtenus par l’action de fortes températures. Ce sont ces fortes températures qui induisent, au cœur de la matière première, une transformation irréversible qui confère à la céramique produite, des propriétés nouvelles : solidité et résistance à l’usure, résistance à la chaleur, propriétés isolantes, etc.Certaines couronnes dentaires sont faites de céramique. © golubovy, FotoliaDifférentes céramiques, différents usagesLongtemps, les céramiques ont servi à fabriquer des objets d’art, des poteries ou des porcelaines pour la cuisine. Mais toutes les propriétés de ces matériaux ont conduit les ingénieurs à imaginer des applications industrielles aux céramiques. On parle alors de céramiques techniques. Elles sont utilisées comme supports d’éléments chauffants, comme billes de roulement, comme outils de coupe, comme isolants électriques ou encore comme renfort aux matériaux composites métalliques.Céramique et verre, quelle différence ?Les céramiques et les verres peuvent être obtenus à partir des mêmes matières premières. Cependant, dans le cas du verre, la mise en forme a lieu après le passage au point de fusion du matériau. Les céramiques, elles, sont d’abord façonnées à température ambiante puis chauffées, mais à une température qui reste bien inférieure à leur température de fusion. Une technique baptisée technique de frittage.Quelle est la différence entre céramique et poterie ?La céramique est un terme générique qui englobe un large éventail de produits fabriqués à partir d'argile durcie par la chaleur. Elle peut inclure des objets tels que de la vaisselle, des carreaux, des sculptures, etc. La céramique peut être fabriquée à partir de divers types d'argile et de mélanges d'argile, souvent associés à d'autres matériaux tels que le sable, le quartz ou le feldspath. La céramique est généralement cuite à des températures élevées dans un four, ce qui lui confère une résistance et une durabilité accrues. Elle peut également être émaillée pour obtenir différentes finitions et couleurs.La poterie désigne les objets (récipients, vases...) à usage essentiellement culinaire ou domestique fabriqués à base de terre cuite. Elle est généralement de couleur rouge ou brune en raison de la présence d'oxydes de fer dans l'argile. La terre cuite est souvent utilisée dans la construction pour fabriquer des briques, des tuiles, des éléments de décoration architecturale, des pots de fleurs, etc. Contrairement à la céramique, la terre cuite n'est pas émaillée et est généralement cuite à des températures moins élevées. Cela donne à la terre cuite une texture plus poreuse et une apparence naturelle.

Céramique

Phénomène dans lequel deux ou plusieurs corps célestes ont des longitudes célestes (voir Longitudes célestes) géocentriques ou des ascensions droites égales. Conjonction d´une planète supérieure avec le Soleil: les longitudes célestes géocentriques de la planète et du Soleil sont égales. Conjonction de Mercure ou Vénus avec le Soleil: les longitudes célestes géocentriques de la planète et du Soleil sont égales, la conjonction est dite supérieure ou inférieure suivant que le Soleil est entre la Terre et la planète ou que la planète est entre la Terre et le Soleil. Conjonction de deux planètes entre elles, d´une planète avec la Lune ou avec une étoile: les ascensions droites des deux astres considérés sont égales.

Conjonction

Propriété de certains matériaux (essentiellement des métaux) de pouvoir être étirés et allongés sans se rompre. 
L'or est un matériau très ductile, il est possible de l'étirer jusqu'à obtenir des fils très fins.
Un matériau ductile présente :
• un allongement important ;• une striction importante ;• une grande ténacité.
Un matériau ductile ne connaît pas de rupture fragile.

Ductilité

Après avoir pris connaissance des plans et des dossiers de maintenance, le soudeur a pour rôle d’assembler différentes pièces préparées par ses collègues chaudronniers et tuyauteurs. Le soudeur prépare les pièces en les dégraissant puis en les décapant ainsi que son poste de travail, puis définit la méthode de soudure la plus adaptée au matériau des pièces à souder. Qu’il utilise une soudure à la flamme via un chalumeau, ou bien électrique, via une soudure à l’arc électrique ou au laser, le soudeur doit savoir régler et maîtriser la puissance, la distance et la vitesse de soudage au travail qu’il doit réaliser. Il doit également anticiper les déformations possibles des pièces en métal lors de la soudure et tenter de les atténuer.Centrale nucléaire, chantier naval, construction aéronautique ou ferroviaire… Selon son secteur d’activité, ses missions pourront varier. Travaillant avec du métal en fusion, le soudeur risque de graves brûlures, d’où l’importance de toujours porter des vêtements et protection adéquates, afin d’éviter au maximum les accidents professionnels.Les principales compétences et qualités à avoirLe métier de soudeur nécessite de multiples compétences et qualités : maîtriser différentes techniques de soudage et de découpe ;savoir identifier les différents matériaux et adapter les soudures appropriées ;maîtriser aussi bien le poste à souder, que le chalumeau, la scie électrique, la ponceuse, les appareils de métrologie… ;savoir lire des plans et des schémas ;maîtriser l’assemblage de différents éléments entre eux ou sur un support et leur soudure ;maîtriser des machines de plus en plus complexes ;faire preuve d’habileté et de précision ;être rigoureux et consciencieux ;avoir une grande capacité de concentration ;être en bonne condition physique ;avoir une bonne vue ;faire preuve de responsabilité.Le soudeur peut travailler aussi bien en intérieur qu'en extérieur, en fonction des missions et de son secteur d'activité. © Виталий Сова, Adobe Stock.Les conditions de travailLe soudeur travaille généralement dans un atelier ou sur une ligne de montage, souvent dans un environnement bruyant. Il peut être amené à travailler en horaires décalés, de nuit, ou les weekends en fonction de son employeur et de son secteur d’activité. Selon les pièces qu’il a à souder, le soudeur peut travailler dans des positions parfois inconfortables. Il peut également être amené à se déplacer sur site pour des périodes plus ou moins longues en fonction du chantier. Exerçant un métier pouvant être dangereux, le soudeur doit être extrêmement rigoureux sur le port de vêtements et d’équipements de protection.Comment devenir soudeur ?Le métier de soudeur est accessible à partir d’un niveau CAP : CAP Métiers de la fonderie ;CAP Réalisations industrielles en chaudronnerie ou soudage , Option B soudage ;CAP Outillage en moules métalliques ;Mention complémentaire (MC) Technicien en soudage ;Bac pro Technicien outilleur ;Bac pro Bac professionnel technicien en chaudronnerie industrielle ;Bac professionnel technicien modeleur.Le salaire d’un soudeurUn soudeur débutant gagne généralement un salaire d’environ 1800 euros brut par mois. Après plusieurs années d’expérience et selon son secteur d’activité, son salaire pourra se situer entre 3000 et 4000 euros brut mensuel.Les perspectives d’évolution d’un soudeurAprès plusieurs années d’expérience, un soudeur peut évoluer vers un poste de chef d’équipe ou de chef d'atelier. Il peut également se spécialiser sur des techniques de soudage comme le soudage au chalumeau oxyacétylénique, le soudage à l’arc, le soudage au plasma… Il peut également décider de se spécialiser dans une industrie de pointe, comme le nucléaire, l’aéronautique ou encore la pétrochimie.Entreprises qui emploient des soudeursSecteur industriel (aéronautique, ferroviaire, automobile, pétrochimie, nucléaire…) ;BTP ;agroalimentaire ;métallurgie. 

Soudeur

Très proche du praséodyme sous forme oxydée, le néodyme tient son nom de deux mots grecs, nêos et dîdymos (« nouveau » et « jumeau »), car les chimistes ont longtemps pensé que les deux oxydes ne formaient qu’un seul et même corps simple. Il fait partie des terres rares.
Généralités
Symbole : NdNuméro atomique : 60Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 22, 8, 2Masse atomique : 144,242 uIsotopes les plus stables : 142Nd stable avec 82 neutrons (27,13 %), 146Nd stable avec 86 neutrons (17,19 %), 143Nd stable avec 83 neutrons (12,18 %), 145Nd stable avec 85 neutrons (8,3 %), 148Nd stable avec 88 neutrons (5,76 %)Série : lanthanidesGroupe, période, bloc : L/A, 6, fDensité : 7,008Point de fusion : 1.016 °CPoint d’ébullition : 3.074 °C
Historique du néodyme
Le néodyme et le praséodyme ont été distingués (l’ensemble étant alors connu sous le nom de didymium) par von Welsbach en 1885. En effet, ces deux éléments donnent des sels de couleur différente.
Propriétés du néodyme
Comme d’autres lanthanides, le néodyme s’oxyde rapidement à l’air et doit être conservé sous atmosphère protectrice ou dans l’huile. Il est gris avec un reflet argenté, malléable et ductile et fait partie des terres rares.
Utilisation du néodyme
On retrouve le néodyme dans les pierres à briquet, et c’est également un colorant des verres et des céramiques. Les luminophores rouges des tubes cathodiques contiennent du néodyme. Cet élément sert aussi de milieu amplificateur pour des lasers. Les aimants permanents constituent une grande application du néodyme : éoliennes, disques durs, moteurs électriques de voitures hybrides, micros, enceintes, etc. C’est aussi un catalyseur pour l’industrie pétrolière.
Effets du néodyme sur l’environnement
Comme le praséodyme, le néodyme provoque des dommages dans les membranes cellulaires des animaux aquatiques, compromettant la reproduction ou encore le bon fonctionnement du système nerveux.

Néodyme

Bien que certains soient considérés comme des minéraux, les verres ne possèdent pas de structure atomique ordonnée ni la plupart du temps de composition chimique définie. Ils résultent généralement de chocs thermiques (refroidissement brutal d'un magma ou d'un fluide).

Composition et types de verres
Les verres peuvent être naturels ou synthétiques. Les verres naturels, comme l'obsidienne – un verre volcanique – se forment lors du refroidissement rapide de la lave. Les verres synthétiques, par contre, sont manufacturés par l'homme, tels que les verres utilisés pour les fenêtres, les bouteilles et les dispositifs optiques. Le composant principal des verres fabriqués est le dioxyde de silicium (SiO2), mais ils peuvent aussi inclure d'autres éléments tels que le sodium (Na) ou le calcium (Ca) pour modifier leurs propriétés physiques et chimiques.

Processus de fabrication du verre
Le processus de fabrication du verre syntéhtique commence par le mélange de sable de silice avec des fondants (des substances qui abaissent le point de fusion du sable), tels que le carbonate de sodium (soude) ou le carbonate de calcium (calcaire). Ce mélange est ensuite chauffé à des températures élevées jusqu'à ce qu'il fonde et forme une pâte liquide homogène. Cette masse fondue est ensuite refroidie rapidement pour former le verre.

Propriétés physiques du verre
Le verre possède des propriétés physiques uniques qui le rendent incontournable dans de nombreuses applications. C'est un excellent isolant électrique, il est transparent à la lumière visible et peut être fabriqué avec différents degrés de perméabilité aux ultraviolets et aux infrarouges. De plus, le verre est thermiquement stable et résiste bien aux changements de température, ce qui explique son utilisation fréquente dans les ustensiles de cuisine et dans le bâtiment.

Résistance du verre et améliorations technologiques
En dépit de sa fragilité apparente, des techniques modernes de traitement permettent d'améliorer la résistance du verre. Par exemple, le verre trempé est chauffé à haute température puis refroidi rapidement pour augmenter sa résistance aux chocs et à la pression. Le verre laminé, constitué de couches de verre alternées avec du plastique, offre une résistance accrue aux impacts et est souvent utilisé dans les pare-brises d'automobiles et les vitrines de sécurité.

Applications diversifiées du verre
L'utilisation du verre ne se limite pas aux fenêtres et aux bouteilles. Il joue également un rôle crucial dans le domaine de l'optique, où il est utilisé pour la fabrication de lentilles, de prismes et de fibres optiques. Ces applications profitent de la clarté du verre et de sa capacité à être façonné avec précision. En outre, le verre est employé dans la production de panneaux solaires, où sa transparence permet de maximiser la capture de la lumière solaire tout en protégeant les matériaux sensibles présents à l'intérieur.

Tant dans les technologies de pointe que dans les utilisations quotidiennes, le verre continue de jouer un rôle essentiel dans de nombreux aspects de la vie moderne. Sa capacité à combiner beauté, fonctionnalité et durabilité le rend indispensable dans une variété incroyable de contextes, prouvant que même les matériaux les plus communs peuvent posséder des qualités surprenantes et polyvalentes.

Verres

Le terme « air » désigne le fluide gazeux parfait, incolore, inodore et invisible qui constitue l’atmosphère terrestre. On l'associe plus généralement à la troposphère, la couche de l’atmosphère de la Terre la plus proche de la surface du globe. En contact direct avec cette dernière, l’air est donc sensible à l’évaporation des océans, à la photosynthèse ou encore aux activités humaines.
Composition de l'air
L’air est un mélange de différents corps purs dans leur état gazeux. La composition de l'air sec est la suivante :
78 % de diazote ;21 % de dioxygène ;environ 1 % d’argon ;des traces de néon, de krypton, de xénon et d’hélium.
Ces proportions — même si la concentration de l’air diminue avec l’altitude — sont identiques quel que soit le lieu et jusqu’à une altitude de 100 kilomètres. Au-delà, il n’y a pas quasiment plus d’air.
L’air contient également de la vapeur d’eau dans des concentrations qui peuvent beaucoup varier, aussi bien dans le temps que dans l’espace. Ainsi, dans un air froid, le volume de vapeur d’eau dans l’air ne dépasse pas les 0,6 %. En revanche, dans un air chaud, il peut monter jusqu’à plus de 4 %.
Certaines activités humaines affectent la composition de l’atmosphère. En France, la qualité de l’air est désormais surveillée. En fonction des prévisions météo, des pics de pollution peuvent être prévus sur des zones assez précises. © SD-Pictures, Pixabay, DP
Pollution de l’air
La pollution atmosphérique est susceptible de modifier la composition de l’air et d’y ajouter ou d’y supprimer de l’ozone, du méthane ou encore du dioxyde de carbone, par exemple. Les proportions de ces gaz aussi peuvent varier avec l’altitude. Ainsi, l’ozone se concentre entre 20 et 40 kilomètres d’altitude, dans la couche d’ozone.
L’air véhicule aussi des aérosols, des particules solides ou liquides formées par des phénomènes naturels — comme les éruptions volcaniques ou la dispersion du pollen — ou par des activités industrielles. La concentration des aérosols est bien sûr variable.
Mouvements de l’air
L’air est aminé de mouvements incessants provoqués par des différences de température et de pression. En effet, la température de l’air, par exemple, décroît, dans la troposphère, de quelque 6 °C par kilomètre d’altitude. De quoi créer des mouvements de convection rapide. Les mouvements de l’air se ressentent notamment lorsque le vent souffle.

De l’Antiquité à la Renaissance, l’argent a été l’un des sept métaux reconnus comme tels. Il a longtemps servi de monnaie d’échange.
Généralités
Symbole : AgNuméro atomique : 47Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 18, 1Masse atomique : 107,87Isotopes les plus stables : 107Ag stable avec 60 neutrons (51,839 %), 109Ag stable avec 62 neutrons (48,161 %)Série : métaux de transitionGroupe, période, bloc : 11, 5, dDensité : 10,50 (20 °C), 9,35 (liquide, 961,9 °C), 9,05 (liquide, 1.250 °C)Point de fusion : 2.162 °CPoint d’ébullition : 2.212 °C
Historique de l’argent
L’argent est connu depuis l’Antiquité. On estime que son extraction a commencé aux environs de 3000 avant J.-C. en Anatolie, dans la Turquie actuelle.
Propriétés de l’argent
Métal blanc brillant, l’argent est très ductile et malléable, un peu plus dur que l’or. Il possède la conductivité électrique la plus élevée parmi les métaux, meilleure encore que celle du cuivre. De plus, il reste conducteur même sous forme oxydée. C’est aussi le métal avec la plus importante conductivité thermique.
Utilisation de l’argent
Les applications de l’argent sont très diverses. En orfèvrerie et en joaillerie, il sert de métal de recouvrement. C’est aussi un métal employé dans certaines pièces de monnaie. Sa conductivité électrique le prédestine au secteur électronique. La photosensibilité des sels d’argent était employée en photographie argentique. Dans le domaine musical, l’argent permet de fabriquer des instruments et les membranes des haut-parleurs. Les nanotechnologies emploient aussi l’argent, notamment pour les textiles.
Effets de l’argent sur la santé
Des sels d’argent solubles comme AgNO3 peuvent devenir mortels à hauteur de quelques grammes dans l’organisme. Chez l’Homme, la surexposition chronique à l’argent provoque des anomalies cardiaques ou encore des problèmes cérébraux et nerveux.

Argent

Les chimistes ont longtemps cru que le praséodyme et le néodyme ne formaient qu’une seule terre rare, jusqu’à leur séparation effectuée en 1885.
Généralités
Symbole : PrNuméro atomique : 59Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 21, 8, 2Masse atomique : 140,908 uIsotopes les plus stables : 1H stable avec 0 neutron (99,985 %), 2H (deutérium) stable avec 1 neutron (0,015 %)Série : lanthanidesGroupe, période, bloc : L/A, 6, fDensité : 6,773Point de fusion : 931 °CPoint d’ébullition : 3.520 °C
Historique du praséodyme
Le praséodyme a été distingué du néodyme (l’ensemble étant alors connu sous le nom de didymium) par von Welsbach en 1885. En effet, ces deux éléments donnent des sels de couleur différente.
Propriétés du praséodyme
Comme d’autres lanthanides, le praséodyme est un métal gris, doux et malléable qui se corrode à l’air. Il forme une couche cassante d’oxyde vert qui nécessite de le stocker à l’abri de l’air. Le praséodyme est paramagnétique à toute température au-delà de 1 K.
Utilisation du praséodyme
Le praséodyme entre dans la composition des pierres à briquet au côté d’autres lanthanides. Le verre qui contient cet élément est coloré en vert. Pour les céramiques, le dopage du pigment zircon au praséodyme lui donne une couleur jaune vif. Un rouge peut être obtenu par ajout de cet élément dans la fluorine. On trouve aussi le praséodyme dans les aimants permanents et dans les catalyseurs dans l’industrie du pétrole.
Impact du praséodyme sur les animaux aquatiques
Les animaux qui vivent dans l’eau et absorbent du praséodyme subissent des dommages dans les membranes cellulaires, ce qui affecte la reproduction ou encore le bon fonctionnement du système nerveux.

Praséodyme

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Le [popupdefinition id=15174]c&eacute;rium[/popupdefinition] (Ce) fait partie de la famille des [popupdefinition id=4451]lanthanides[/popupdefinition]. Il a &eacute;t&eacute; identifi&eacute; en 1803 par Martin Heinrich Klaproth. Son nom fait r&eacute;f&eacute;rence &agrave; la [popupdefinition id=5149]plan&egrave;te naine[/popupdefinition] [popupdefinition id=3864]C&eacute;r&egrave;s[/popupdefinition], d&eacute;couverte en janvier 1801. Le c&eacute;rium est un [popupdefinition id=3877]m&eacute;tal[/popupdefinition] gris [popupdefinition id=14862]argent[/popupdefinition], le plus abondant du groupe des [popupdefinition id=1647]terres rares[/popupdefinition]. &Agrave; temp&eacute;rature ambiante, il est mall&eacute;able et s'oxyde rapidement &agrave; l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition]. En m&eacute;decine, le c&eacute;rium est utilis&eacute; sous forme de nitrate de c&eacute;rium dans certaines cr&egrave;mes ou dans des pansements pour soigner les br&ucirc;lures graves. Il est &eacute;galement employ&eacute; pour le polissage du verre, la protection contre l'[popupdefinition id=4371]ionisation[/popupdefinition], les [popupdefinition id=19034]filtres &agrave; particules[/popupdefinition] des [popupdefinition id=11133]moteurs diesel[/popupdefinition] ou encore dans le rev&ecirc;tement des fours autonettoyants.&copy; Jurii, CC by 3.0 et Alex Proimos, CC by 2.0

Le cérium, la plus abondante des terres rares

Le moteur Diesel porte le nom de l’ingénieur allemand, Rudolf Diesel, qui l’a mis au point entre 1893 et 1897. Il fonctionne sur le principe de la combustion interne grâce à de l’huile végétale et non au gazole. Le moteur Diesel se caractérise par un mécanisme d’auto-allumage qui le dispense de bougies spécialement dédiées. Il fonctionne à deux ou quatre temps.Un rendement plus élevé que dans le moteur à essence et un moteur robusteSon taux de compression est plus important que dans un moteur à essence et sa consommation en volume nettement plus basse :la pulvérisation du gazole dans la chambre de combustion est mieux contrôlée ;le mouvement des soupapes est plus précis ;le véhicule Diesel est plus économe en combustible.La longévité d’un moteur Diesel est deux fois supérieure à celle d’un moteur à essence parce que la résistance des pièces est nettement plus grande.Carburant : 10 astuces pour économiser au volantUne lubrification plus facile et des usages multiplesLes carburants Diesel sont des huiles légères que le moteur supporte mieux que l’essence. Ils sont employés à des fins différentes :la lubrification de l'injecteur ;le refroidissement de l'injecteur ;l’injection pour la combustion.Le moteur Diesel est utilisé pour des engins fortement consommateurs de carburants et dont l’usage est durable : locomotives, navires, tracteurs, groupes électrogènes, etc.Le Diesel, une invention déjà ancienne. © Luc Viatour, CC by-sa 3.0, Wikimedia CommonsComment fonctionne un moteur Diesel ? Le moteur Diesel fonctionne principalement en quatre temps : la soupape d'admission s'ouvre et aspire l'air comprimé, puis vient le temps moteur. Enfin, le gaz moteur s'échappe. Les mouvements sont très sûrs.Le piston aspire l’air frais qui est compriméLa soupape d’admission s’ouvre pour laisser l’air pénétrer tandis que le piston descend vers son point mort bas afin de laisser l’air pénétrer. Une suralimentation par turbocompresseur accélère le processus. La remontée du piston comprime fortement l’air qui ne peut s’échapper suite à la fermeture de la soupape d’admission. La culasse est ainsi devenue étanche. La température de l’air augmente considérablement.Le temps moteur et la fuite des gaz brûlésLa pompe à injection propulse le carburant qui s’enflamme au contact de l’air comprimé. Il s’agit du temps moteur. La température et la pression s’élèvent tandis que le vilebrequin commence à tourner. C’est auto-inflammation tient aux spécificités du gazole mélangé à l’air. Elle fait la particularité du Diesel. Elle engendrerait de graves dégâts dans un moteur à essence où l’on préfère recourir à une étincelle commandée. Sous la pression du piston la soupape d’échappement s’ouvre et les gaz brûlés sont évacués.Comment nettoyer un moteur Diesel ?Il est important de prendre des mesures de sécurité avant de procéder au nettoyage du moteur.Des précautions à prendre :équipez-vous de gants et de lunettes avant de procéder au nettoyage du moteur ;n’omettez pas de conserver l’eau de lavage qui sera entachée d’hydrocarbures ;utilisez un grand bac ou un tapis usagé recouvert de sciure de bois que vous placerez sous le véhicule ;protégez la carrosserie et les organes sensibles du moteur avec un film plastique.Passez un aérosol dégraissant sur le moteur :vaporisez le moteur grâce à un produit spécialement dédié que vous pourrez diluer en suivant rigoureusement le mode d’emploi ;laissez agir cinq à dix minutes avant d’utiliser à moyenne ou faible pression afin de ne rien endommager. n’oubliez pas de nettoyer la zone de travail.

Moteur Diesel

Un filtre à particules est un système relié au tuyau d’échappement d’un véhicule, qui filtre les particules solides en suspension (suie ou carbone) et les élimine grâce à un processus de régénération, automatique ou forcé. Un filtre peut supprimer jusqu’à 85 % des particules.L’utilisation du filtre à particules est obligatoire depuis 2011 en vertu de la réglementation européenne de protection de l’environnement. Le filtre à particules permet de contrôler l’émission de particules contaminantes et de rendre le véhicule plus écologique.Pour effectuer le processus de régénération automatique (incinération des particules de carbone), le filtre exige que le moteur circule pendant environ une demi-heure à un peu plus de 2500 tr/min afin que les gaz d’échappement atteignent une température suffisamment élevée. Comment notre conduite affecte-t-elle le filtre à particules ?Notre style de conduite impacte le fonctionnement du filtre à particules. La conduite d’une voiture diesel à faible vitesse rend le processus de régénération difficile. Les démarrages à froid, les arrêts fréquents ou la conduite en ville sur des trajets courts empêchent les filtres d’atteindre la température optimale pour la régénération des particules, ce qui entraîne une perte d’efficacité et une augmentation de la consommation de carburant.Entretien des filtres à particulesComme tout filtre qui retient les impuretés, les filtres à particules doivent être nettoyés régulièrement. Les voitures ont des protocoles pour la régénération du filtre à particules. Elles sont capables d’identifier la situation et d’activer le nettoyage des filtres. Dans ces cas-là, il est recommandé aux conducteurs de ne pas arrêter le cycle de régénération après le démarrage et donc de continuer à rouler jusqu’à ce qu’il soit terminé.Les filtres sont généralement remplacés entre 90 000 et 200 000 kilomètres. La norme est de pouvoir rouler sans problème jusqu’à 130 000 kilomètres. Dans certains cas, la durée du filtre dépasse 250 000 kilomètres sans aucune opération de maintenance.

Filtre à particules

L'Union Astronomique Internationale (IAU) a ainsi défini l'appellation de Planète naine : Être en orbite autour du Soleil (ce qui exclut les satellites d'autres planètes) ;Posséder une masse suffisante pour que sa force de gravitation l'emporte sur les forces de cohésion et le maintienne en équilibre hydrostatique (sous une forme presque sphérique) ;Ne pas avoir fait place nette dans son voisinage orbital. Comprendre les planètes naines : Classification et caractéristiquesAdoptée le 24 août 2006, cette appellation se justifie par les nombreuses polémiques qui se sont produites au sujet du classement de certaines planètes, telle Pluton, qui se différenciaient mal des plus gros astéroïdes. Sont aujourd'hui (février 2015) considérées comme planètes naines cinq astres, soit, en ordre décroissant de taille, Éris (transneptunien), Pluton (ancienne planète), Cérès (dans la ceinture d'astéroïdes principale), Makémaké et Hauméa (objets de la ceinture de Kuiper).Parmi les planètes naines, l'IAU a défini les plutoïdes, qui sont au-delà de l'orbite de Neptune. En font partie Pluton, Éris et Makémaké.Équilibre hydrostatique et formes quasi-sphériquesUne caractéristique clé des planètes naines est leur capacité à maintenir une forme presque sphérique. Cela est dû à l'équilibre hydrostatique, un état où la gravité intern de l'objet est suffisamment forte pour contrer les forces mécaniques et atteindre une forme stable et arrondie. Cet équilibre est crucial pour distinguer les planètes naines des autres corps célestes de moindre taille et de forme irrégulière.Interaction orbitale et classificationContrairement aux planètes majeures du système solaire, les planètes naines n'ont pas "nettoyé" leur voisinage orbital. Cela signifie qu'elles partagent leur région orbitale avec d'autres corps, souvent des débris spatiaux ou de petits objets. Cette interaction complexe contribue à la dynamique unique des planètes naines et affecte leur classification par l'IAU.Les objets transneptuniens et la ceinture de KuiperDes planètes naines comme Éris, Hauméa et Makémaké résident dans la ceinture de Kuiper, une région dense d'objets située au-delà de Neptune. Ces objets transneptuniens jouent un rôle crucial dans la compréhension des dynamiques de formation et d'évolution du système solaire. La ceinture de Kuiper, avec sa riche réserve d'objets glacés, offre des indices sur les processus cosmiques qui ont prévalu dans les premiers temps du système solaire.Recherche future et missions spatialesLa recherche future et les missions spatiales continuent d'élargir notre compréhension des planètes naines. Des missions comme Dawn de la NASA, qui a étudié Cérès dans la ceinture d'astéroïdes, fournissent des données précieuses sur la composition et l'histoire de ces objets lointains. Ce type de mission est essentiel pour détailler notre compréhension de l'évolution cosmique et du rôle des planètes naines dans notre système solaire.

Planète naine

Terre rare fréquente sur Terre, le cérium doit son nom à la planète naine Cérès, découverte deux ans avant cet élément.
Généralités
Symbole : CeNuméro atomique : 58Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 19, 9, 2Masse atomique : 140,116 uIsotopes les plus stables : 140Ce stable avec 82 neutrons (88,48 %), 142Ce avec une demi-vie supérieure à 5 x 1016 années (11,08 %)Série : lanthanidesGroupe, période, bloc : L/A, 6, fDensité : 6,77Point de fusion : 799 °CPoint d’ébullition : 3.443 °C
Historique du cérium
La découverte du cérium, devant son nom à la planète naine Cérès, est le fait de Klaproth en 1803 et de Berzélius et Hisinger dans la foulée. Du cérium presque pur fut obtenu pour la première fois par Mosander en 1825.
Propriétés du cérium
Métal argenté malléable, le cérium ressemble visuellement au fer et s’oxyde rapidement à l’air comme le lanthane, un de ses voisins dans le tableau périodique. À son point de fusion et à température ambiante, le cérium liquide affiche une densité plus importante que le cérium solide.
Utilisation du cérium
Comme plusieurs autres terres rares, le cérium entre dans la composition du mischmétal, base des pierres à briquet. La poudre de son oxyde est très appréciée pour polir le verre. Dans les filtres à particules, le cérium permet de diminuer les rejets de gaz nocifs des moteurs Diesel. Le revêtement des fours autonettoyants est en cérium.
Le cérium, la terre rare la moins rare
Le cérium est la terre rare la moins rare sur Terre. En effet, son abondance sur notre planète est comparable à celle du cuivre.

Cérium

Le terme « ionisation » se rapporte à l'action d'ajouter ou d'enlever des charges électriques à un atome ou à une molécule. La structure électronique de l'atome ou de la molécule est alors modifiée et, perdant ou gagnant un ou plusieurs électrons, l'entité prend le nom d'ion.
Techniques d'ionisation
L'ionisation peut être obtenue grâce à l'impact d'un électron qui arrache l'un des électrons de l'atome ou de la molécule qu'il rencontre. Un rayonnement ionisant peut également être mis en œuvre pour éjecter un électron périphérique. Lorsque ce rayonnement est constitué de photons, on parle de photo-ionisation. L'ionisation peut aussi être obtenue par apport d'énergie thermique ou par le biais d'une réaction chimique.
L’ionisation peut servir à stériliser du matériel chirurgical. © Service photo du département du Val-de-Marne, Flickr, CC by-nc-nd 2.0
Applications de l'ionisation
L'ionisation est utilisée dans de nombreux secteurs de l'industrie. Ainsi, l'industrie agroalimentaire l'utilise-t-elle dans le but d'éliminer les germes pathogènes dont les produits alimentaires peuvent être les vecteurs. Dans le même ordre d'idées, l'ionisation est, dans les pays économiquement développés, le principal procédé de stérilisation des matériels médicochirurgicaux. Dans le secteur spatial, les moteurs ioniques s'appuient sur l'ionisation du carburant et non sur sa combustion.
Impact de l'ionisation
L'ionisation, bien que bénéfique dans de nombreux domaines technologiques et industriels, n'est pas exempte de conséquences environnementales et sanitaires. Par exemple, l'exposition aux rayonnements ionisants, nécessaire pour certains types d'ionisation, peut présenter des risques de santé pour les humains, notamment une augmentation du risque de cancer ou d'autres maladies graves à long terme. Il est donc crucial d'adopter des mesures de sécurité adéquates et de réglementer strictement l'utilisation et l'exposition à ces rayonnements.
Développements récents en ionisation
La recherche continue de progresser dans le domaine de l'ionisation avec des innovations qui cherchent à minimiser les risques tout en maximisant les applications. Par exemple, l'utilisation de la technologie des faisceaux d'électrons permet une ionisation plus contrôlée et moins dommageable dans certains processus industriels. En outre, des études récentes explorent l'ionisation à l'aide de lasers, offrant un degré de précision et d'efficience sans précédent.
L'avenir de l'ionisation est prometteur, avec des applications potentielles dans le traitement des eaux usées, la purification de l'air, et même dans le domaine médical pour la lutte contre les virus et les bactéries multi-résistantes. Ces technologies émergentes pourraient révolutionner des industries entières, améliorant la sécurité des produits et l'environnement de travail tout en réduisant les impacts écologiques.

Ionisation

Cérès est une planète naine d'environ 950 kilomètres de diamètre située dans la Ceinture principale d'astéroïdes, entre Mars et Jupiter. Elle porte le nom de la déesse romaine de l'agriculture et de la fécondité.
Cérès, une planète naine
Découverte en 1801 par l'astronome italien Giuseppe Piazzi (directeur de l'Observatoire de Palerme en Sicile), elle est sans doute constituée de différents composés hydratés et de glace d'eau en surface, avec, en son centre, un noyau rocheux. C'est sa forme sphérique qui lui a valu de quitter la catégorie des astéroïdes et d'être reclassée comme planète naine en 2006 par l'Union astronomique internationale.
La magnitude de Cérès varie de 6,7 au périhélie (sa distance à la Terre est alors inférieure à 2 unités astronomiques, UA) à 9,3, ce qui permet de suivre son déplacement au milieu des étoiles avec une paire de jumelles.
Cérès observée par la sonde Dawn
Cérès a été photographiée en 2004 par le télescope spatial Hubble. Depuis mars 2015, la sonde américaine Dawn est installée en orbite autour d'elle et fournit des informations détaillées, notamment sur sa surface gelée. Les régions d'intensités lumineuses différentes traduisent la présence d'accidents topographiques (comme des cratères), des zones de composition chimique différente voire des signes de mouvements dans des volumes d'eau liquide internes ou même des geysers.

Cérès

9534_le-cerium--la-plus-abondante-des-terres-rares

Le [popupdefinition id=15000]lanthane[/popupdefinition] (La) est un [popupdefinition id=3877]m&eacute;tal[/popupdefinition] gris [popupdefinition id=14862]argent[/popupdefinition] qui, lorsqu'il est expos&eacute; &agrave; l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] ambiant, devient mall&eacute;able et [popupdefinition id=2074]ductile[/popupdefinition]. Il s'oxyde &agrave; l'air et dans l'eau. Il a donn&eacute; son nom &agrave; la famille des [popupdefinition id=4451]lanthanides[/popupdefinition] qui font partie des [popupdefinition id=1647]terres rares[/popupdefinition].Ses utilisations sont vari&eacute;es, allant des [popupdefinition id=16640]alliages[/popupdefinition] magn&eacute;tiques en passant par la pierre &agrave; briquet, le verre optique, le [popupdefinition id=676]catalyseur[/popupdefinition] pour les moteurs essence ou encore la [popupdefinition id=3489]soudure[/popupdefinition] TIG (Tungsten Inert Gas) ou plasma. Certains compos&eacute;s du lanthane&nbsp;servent &agrave; la fabrication&nbsp;de&nbsp;[popupdefinition id=1643]verres[/popupdefinition] optiques. Sur l'image : le [popupdefinition id=971]t&eacute;lescope[/popupdefinition] [popupdefinition id=2534]Hubble[/popupdefinition].&copy; DR et [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition], DP

Le lanthane et son utilisation

Instrument d'observation dont l'objectif est constitué par un miroir.

Télescope

La première idée d’un télescope spatial en orbite date de 1923 quand Hermann Oberth, un des pionniers de l’astronautique, publia un article. L’idée est reprise en 1946 par l’astronome Lyman Spitzer puis prend forme en 1975 avant que le Congrès américain donne son feu vert en 1977 au programme du Large Space Telescope (LST). Pendant son développement, ce programme sera rebaptisé « Hubble » du nom de Edwin Hubble (1889–1953), l’un des grands pionniers de l’astronomie moderne.En 1977, l’Agence spatiale européenne (ESA) et la Nasa officialiseront leur partenariat dans le cadre d'un accord au terme duquel l’ESA fournira la caméra pour objets faiblement lumineux (FOC) et les panneaux solaires. En échange de cette contribution, l’ESA aurait dû recevoir 15 % du temps d’utilisation d’Hubble mais dans les faits, en raison de la qualité des demandes d’observation des astronomes européens, la part allouée aux scientifiques européens a été d'environ 20 %.Hubble, le plus célèbre de tous les observatoires spatiauxHubble est un télescope spatial de long de 13,2 mètres, d'un diamètre de 4,2 mètres et doté d’un miroir primaire de 2,4 mètres. À son lancement, sa masse était d’environ 11,1 tonnes. Initialement prévu en 1983 et reporté en 1985, puis 1986, il sera finalement placé en orbite autour de la Terre le 24 avril 1990 par la navette spatiale Discovery. Le report de 1986 s’explique par la perte de la navette Challenger qui explose lors de son décollage le 28 janvier 1986.Polissage du miroir primaire d'Hubble d'un diamètre de 2,4 mètres. © Perkin-Elmer CorporationHubble : dans les coulisses du télescope spatial avec Roger-Maurice BonnetAujourd’hui, Hubble évolue à plus ou moins 543 kilomètres d’altitude. Il fait le tour de la Terre en seulement 96 minutes en se déplaçant à 28.000 kilomètres par heure ! Depuis sa mise en service, un total de 12 instruments aura été installé à son foyer et six sont en service aujourd’hui. Les six autres ont été remplacés au gré de quatre missions de service.Ces missions sont un des points forts du programme et expliquent la longévité du satellite. Dès sa conception, le télescope a été pensé pour permettre à des astronautes de lui rendre des visites d’entretien et de service pour remplacer des instruments scientifiques et réparer ou changer des éléments techniques comme cela a été le cas avec les panneaux solaires et les gyroscopes par exemple. La première mission de service se déroulera seulement trois ans après son lancement pour installer le dispositif pour corriger le grave défaut d’optique dont souffrait le miroir.Bloc "Le saviez-vous ?"En matière d’avancées scientifiques, un article ne suffirait évidemment pas pour toutes les décrire. Après 30 ans d’activité, les observations d’Hubble et les données acquises ont révolutionné presque tous les domaines de l’astronomie, de la science planétaire à la cosmologie !Au 1er avril 2020, Hubble aura réalisé plus de 1,4 million d’observations et fourni des données que les astronomes du monde entier ont utilisé pour rédiger plus de 17.000 publications scientifiques à comité de lecture. Cela en fait l’un des observatoires spatiaux les plus prolifiques de l’histoire de l’astronomie. La quantité des données acquises et celles qui seront acquises d’ici 2025, date à laquelle Hubble sera désorbité (faute de carburant), est telle qu’elle va alimenter les futures recherches en astronomie pour de nombreuses années encore. Champ lexical : hubble | télescope spatial

Télescope spatial Hubble

Assemblage permanent de deux pièces métalliques ou de certains produits synthétiques exécuté par voie thermique ; technique d'exécution de celui-ci.Endroit où deux pièces ont été soudées. Abusif Soudage, brasage, brasure.

Soudure

Historiquement, on appelle alliage, une combinaison de deux ou plusieurs métaux, ou d’un métal et d’un autre élément (comme le carbone, par exemple). 
Il existe trois grandes familles d’alliages : 
les alliages à base de fer,les alliages à base de cuivre,les alliages à base d’aluminium.
Citons parmi les alliages les plus connus : la fonte (fer et carbone), l’acier (fer et carbone), le bronze (cuivre et étain) ou encore le laiton (cuivre et zinc).
Les alliages sont produits dans le but d’améliorer les propriétés d’un métal ou même de lui conférer des propriétés inédites. Pour fabriquer un alliage homogène, il faut que les métaux qui le composent soient miscibles entre eux. En les chauffant, il faut en effet qu’ils puissent se mélanger parfaitement afin que les espèces qui le composent ne soient plus distinguables. Mais comme généralement les éléments ne sont pas parfaitement miscibles, certaines proportions doivent être respectées pour assurer la production d’un bon alliage.
Cliché de microscopie électronique à balayage d’un alliage de polymères constitué d’une matrice de polyamide dans laquelle sont dispersées des inclusions de polypropylène. La barre d’échelle représente une longueur de 2 μm. © Cerdato, Arkema
Le terme d’alliage se généralise
Un alliage est défini comme l’association d’atomes ou de molécules différentes dans le but d’améliorer les propriétés initiales des constituants. Ainsi, on parle également d’alliages de polymères. Ils correspondent à des dispersions extrêmement fines d’un polymère A dans une matrice polymère B obtenues dans une extrudeuse à haute température.
Les propriétés (résistance aux impacts, résistance aux attaques chimiques, etc.) de l’alliage polymère dépendent bien sûr de la nature de ses composants mais aussi beaucoup de la morphologie des dispersions. Le recours à un agent d’interface — qui se place entre les deux composants de l’alliage — permet de diminuer l’énergie de surface et d’obtenir des dispersions fines. Les plus intéressantes d’un point de vue industriel.

Alliage

Un catalyseur en chimie est une substance qui accélère ou favorise une réaction chimique sans être consommée dans le processus. Il permet de diminuer l'énergie d'activation nécessaire pour initier la réaction, facilitant ainsi la transformation des réactifs en produits. Le catalyseur n'est pas modifié chimiquement au cours de la réaction et peut donc être réutilisé.Le rôle du catalyseur en chimieLe rôle d'un catalyseur en chimie est d'offrir une voie alternative pour la réaction, avec une énergie d'activation plus faible, ce qui augmente la vitesse de réaction. Il interagit avec les réactifs pour former des intermédiaires réactionnels, qui se transforment ensuite en produits. Cependant, il n’est capable de modifier ni le sens de l’évolution du système, ni son état d’équilibre. Il influe uniquement sur la cinétique chimique, en accélérant une réaction ou en permettant de privilégier une réaction par rapport à une autre. Un catalyseur est spécifique d’un type de réaction, c'est-à-dire qu’un même catalyseur ne peut pas être efficace pour toutes les réactions chimiques.Deux grands types de catalyseursLes catalyseurs homogènes : ils sont dans la même phase que les réactifs (gaz, liquide ou solide). Les catalyseurs acido-basiques, comme les acides sulfurique et chlorhydrique, ou les bases comme l'hydroxyde de sodium, sont des exemples de catalyseurs homogènes.Les catalyseurs hétérogènes : ils sont dans une phase différente de celle des réactifs, généralement sous forme solide. Les métaux de transition, comme le platine, le palladium ou le nickel, sont souvent utilisés comme catalyseurs hétérogènes.Les pots d'échappement catalytiques réduisent le dégagement des gaz nocifs comme le monoxyde de carbone (CO) dans l'atmosphère. © Tomasz Zajda, Adobe StockExemples de catalyseurs dans la vie quotidienneLes catalyseurs sont très importants pour l’industrie. De nombreuses recherches sont menées sur le sujet.Dans le secteur de l’automobile, les pots d'échappement catalytiques utilisent des métaux précieux comme catalyseurs pour convertir les gaz d'échappement nocifs (monoxyde de carbone, hydrocarbures imbrûlés et oxydes d'azote) en substances moins polluantes (dioxyde de carbone, eau et azote). Ils permettent d'oxyder certains résidus toxiques de la réaction de combustion du mélange air-essence. La catalase dans le corps humain : cette enzyme biologique, présente dans les cellules vivantes, agit comme un catalyseur pour décomposer l'eau oxygénée (peroxyde d'hydrogène) en eau et oxygène, protégeant ainsi les cellules des effets néfastes de l'eau oxygénée qui peut être produite lors de certains processus métaboliques ou introduite par des facteurs externes tels que la pollution ou les infections.Le processus de fabrication de l'acide sulfurique : le pentoxyde de vanadium (V2O5) est utilisé comme catalyseur dans le procédé de contact pour accélérer la conversion du dioxyde de soufre (SO2) en trioxyde de soufre (SO3), qui est ensuite transformé en acide sulfurique.Les matériaux catalyseurs naturels et de synthèseIl existe à la fois des matériaux catalyseurs naturels et de synthèse. Les catalyseurs naturels sont généralement des enzymes, des minéraux ou des substances d'origine biologique, tandis que les catalyseurs de synthèse sont préparés en laboratoire ou dans des installations industrielles.Catalyseurs naturels Les enzymes sont des protéines qui agissent comme catalyseurs dans les réactions biochimiques des organismes vivants. Elles sont très spécifiques à une réaction donnée et accélèrent considérablement les processus métaboliques.Certains minéraux et argiles peuvent également servir de catalyseurs naturels. Par exemple, les zéolithes sont des composés minéraux de synthèse, proches de l’argile (minéraux alumino-silicatés hydratés). Ils présentent une structure microporeuse et des propriétés acides qui en font d’excellents catalyseurs, notamment dans le secteur de la pétrochimie, pour la transformation des hydrocarbures.Aspect typique d'une zéolithe. Les zéolithes sont des solides cristallins qui peuvent servir de catalyseurs. © Didier Descouens, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0Catalyseurs de synthèseLes métaux de transition, comme le platine, le palladium, le nickel et le cuivre, sont souvent utilisés comme catalyseurs de synthèse. Les oxydes métalliques, tels que l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de zinc et l'oxyde de titane, peuvent également servir de catalyseurs. Ces matériaux sont généralement utilisés sous forme de poudres, de films minces ou de supports pour d'autres catalyseurs.Les nanoparticules de métaux, d'oxydes métalliques ou de composés métalliques peuvent être synthétisées et utilisées comme catalyseurs. Leur grande surface spécifique et leurs propriétés électroniques uniques en font des catalyseurs très efficaces.Les catalyseurs organométalliques sont des complexes métalliques qui contiennent des ligands organiques. Ils sont largement utilisés dans l'industrie chimique pour des réactions telles que l'hydrogénation, la polymérisation et la synthèse de produits pharmaceutiques.Les catalyseurs acides solides sont des matériaux synthétiques qui présentent des propriétés acides et peuvent être utilisés comme catalyseurs dans des réactions d'alkylation, d'acylation et d'estérification. Les zéolithes modifiées, les résines échangeuses d'ions et les oxydes métalliques sont des exemples de catalyseurs acides solides.

Catalyseur

Le lanthane tire son nom de lanthanein, mot grec signifiant « cacher », car cet élément est longtemps resté dissimulé dans l’oxyde de césium.
Généralités
Symbole : LaNuméro atomique : 57Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 18, 9, 2Masse atomique : 138,905 uIsotopes les plus stables : 139La stable avec 82 neutrons (99,91 %)Série : lanthanidesGroupe, période, bloc : 3, 6, fDensité : 6,145Point de fusion : 920 °CPoint d’ébullition : 3.464 °C
Historique du lanthane
L’isolation du lanthane sous forme d’oxyde est attribuée à Mosander en 1839. Le lanthane presque pur sera préparé en 1923.
Propriétés du lanthane
Le lanthane se présente sous forme de métal gris argenté malléable et ductile qui, comme le sodium, est assez mou pour être divisé avec une lame. Il s’oxyde aussi bien à l’air que dans l’eau.
Utilisation du lanthane
Le mischmétal, plus connu sous le nom de pierre à briquet, est un mélange composé de différentes terres rares contenant du lanthane. L’alliage LaNi5 présente quant à lui la particularité de stocker 400 fois son propre volume en hydrogène. Le lanthane est aussi un catalyseur pour moteur à essence. Cet élément est retrouvé dans une variété d’alliages magnétiques pour les supraconducteurs, comme les autres terres rares.
Dans les verres optiques, la présence de lanthane augmente l’indice de réfraction et permet une diminution de l’aberration chromatique. Mélangé au tungstène, le lanthane est aussi présent dans les électrodes émissives pour les torches de soudage TiG ou plasma.
Le lanthane et les lanthanides
Le lanthane est le premier élément des lanthanides, qui appartiennent aux terres rares et couvrent les éléments 57 à 71 inclus. Cette série chimique se caractérise par le remplissage progressif de la sous-couche électronique 4f. Malgré leur nom, les terres rares ne sont pas toutes rares : le cérium est aussi abondant que le cuivre sur Terre par exemple.

Lanthane

9536_le-lanthane-et-son-utilisation

Le [popupdefinition id=15194]n&eacute;odyme[/popupdefinition] (Nd) est un&nbsp;[popupdefinition id=4451]lanthanide[/popupdefinition] qui&nbsp;pr&eacute;sente les m&ecirc;mes propri&eacute;t&eacute;s de mall&eacute;abilit&eacute; et d'[popupdefinition id=795]oxydation[/popupdefinition] au contact de l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] que le [popupdefinition id=15000]lanthane[/popupdefinition]. On le retrouve dans la composition des [popupdefinition id=3883]aimants[/popupdefinition] permanents, dans les [popupdefinition id=10705]g&eacute;n&eacute;rateurs[/popupdefinition] des [popupdefinition id=6946]&eacute;oliennes[/popupdefinition], les moteurs &eacute;lectriques,&nbsp;les g&eacute;n&eacute;rateurs de certaines [popupdefinition id=7282]voitures hybrides[/popupdefinition] mais aussi&nbsp;les microphones dynamiques, les <a href="/tech/comparatifs/meilleur-casque-audio-comparatif/" title="Comparatif casque audio" class="link-type-comparo">casques st&eacute;r&eacute;o</a>, les [popupdefinition id=2567]disques durs[/popupdefinition] ainsi que les <a href="/tech/comparatifs/meilleure-barre-de-son-comparatif/" title="Comparatif barre son" class="link-type-comparo">haut-parleurs</a> des enceintes <a href="/maison/comparatifs/meilleur-isolant-phonique-comparatif/" title="Comparatif isolant phonique" class="link-type-comparo">acoustiques</a>.&copy; Hi-Res Images of Chemical Elements,&nbsp;CC by-sa&nbsp;3.0&nbsp;et Eric [popupdefinition id=16540]Gaba[/popupdefinition],&nbsp;CC by&nbsp;3.0

Du néodyme dans les aimants des disques durs

Le Gaba, ou acide gamma-aminobutyrique, est un acide aminé neurotransmetteur fréquent dans le cerveau. Sa formule chimique est C4H9NO2. Le Gaba a été mis en évidence en 1950 par E. Roberts et S. Frankel qui étudiaient les acides aminés libres par chromatographie dans des tissus du système nerveux central de vertébrés.Le Gaba est fabriqué par l’organisme à partir de l’acide glutamique.Le Gaba est un neurotransmetteur inhibiteur chez l’adulteLe Gaba jouerait un rôle excitateur dans le cerveau immature, au stade embryonnaire. Mais chez l’adulte, c’est un neurotransmetteur inhibiteur : lorsqu'il est libéré au niveau d’une synapse et se fixe sur son récepteur post-synaptique, il accentue le potentiel électrique négatif du neurone. Celui-ci a donc moins de chances d’être excité et de transmettre des potentiels d’action. L’interaction du Gaba avec son récepteur de type Gabaa provoque l’entrée d’ions chlore Cl- dans la cellule, y induisant une hyperpolarisation (un excès de charges négatives). Le récepteur Gabaa est donc un canal chlore : une protéine qui laisse entrer les ions chlorure dans la cellule. Les neurones qui libèrent du Gaba sont souvent des interneurones qui jouent un rôle de contrôle sur d’autres.Le récepteur Gabaa est la cible des benzodiazépines (comme le valium), des tranquillisants qui en favorisent l’inhibition. Celui-ci pourrait jouer un rôle pour contrôler la peur et l’anxiété. Le muscimol, un psychoactif provenant de champignon, se fixe lui aussi sur le récepteur Gabaa.Champ lexical : acide gamma-aminobutyrique | gamma-aminobutyric acid

Gaba

Une éolienne est une turbine qui transforme l’énergie cinétique du vent (énergie éolienne) en électricité. On peut également parler d'aérogénérateur. On appelle parc éolien ou ferme éolienne le lieu où plusieurs éoliennes sont rassemblées.
 L’énergie éolienne, inépuisable, peut être récupérée avec un rendement élevé. En France, ce gisement est bon mais peu développé. Jean-Luc Wingert, ingénieur-conseil énergie et environnement, nous parle des enjeux du secteur. © Futura-Sciences
Description d'une éolienne
Une éolienne se compose de quatre parties principales :
 la fondation, qui permet de fixer l'ensemble de la structure ; le mât ; la nacelle, fixée au sommet du mât, qui contient le générateur et le rotor ; les pales, en général au nombre de trois afin d'optimiser le rendement, dont l'axe de rotation correspond au centre de la nacelle. 
Fonctionnement d'une éolienne
Le vent actionne les pales. Cette rotation fait tourner le rotor de l'alternateur, ce qui produit donc de l'énergie électrique.
En général, il suffit d'un vent d'une dizaine de kilomètres à l’heure pour mettre les pales en mouvement.
 Cette infographie parle du parc éolien français, la puissance installée sur le continent et les projets offshore. © Idé
Production d'électricité avec les éoliennes
La puissance délivrée étant soumise aux aléas du vent, les éoliennes restent encore marginales dans le rendement énergétique total d'un pays, à l'exception notable du Danemark. Ainsi, dans un pays tel que la France, il faudrait 5.000 éoliennes pour générer autant d'électricité qu'une centrale nucléaire. Cependant, à l'heure du développement durable, l'énergie éolienne tend à se développer, notamment en Chine et aux États-Unis. Le Syndicat des énergies renouvelables estime à 33 le nombre d'emplois créés chaque jour par l'éolien.
L'éolien en France
Fin 2011, la France disposait d'environ 4.200 éoliennes, réparties au sein de 600 parcs. Ces parcs représentent une puissance installée de quelque 6.700 MW. La région française qui contribue le plus à cette puissance est la Picardie, avec 818 MW (chiffres 2012) soit 12 % de la puissance totale. En 2009, la part de l'éolien dans le mix énergétique français représentait environ 1,5 % de la production totale d'électricité avec 7,8 TWh.
Ainsi, afin d'être utilisées à plein rendement, il est nécessaire d'étudier précisément le lieu d'implantation des éoliennes. Souvent placées en altitude, les éoliennes sont également de plus en plus souvent implantées en pleine mer : on les appelle alors éoliennes offshore.
L'éolien en mer
En juillet 2011, le gouvernement français a lancé un appel d'offres pour la mise en place de 600 éoliennes en mer réparties au niveau de cinq parcs, ce qui représente une puissance installée de 3.000 MW. Les travaux devraient commencer en 2016.
Un parc éolien en mer nécessite l’installation d’u poste de transformation lui aussi offshore. © Idé
Ailleurs dans le monde, des pays comme le Danemark ou le Royaume-Uni sont plutôt en avance. Le London Array, parc situé à l'embouchure de la Tamise et dont la première phase est entrée en service en avril 2013, sera composé, à terme, de près de 700 éoliennes.

Éolienne

Un véhicule hybride est un véhicule qui utilise au moins deux sources d’énergie différentes pour se déplacer. Généralement, on désigne par voiture hybride une voiture qui recourt à un carburant et à l’électricité pour se mouvoir au moyen de deux moteurs : l’un thermique, l’autre électrique.D’un certain point de vue, les voitures à hydrogène peuvent être considérées comme des véhicules hybrides. Elles utilisent en effet le dihydrogène de leur pile à combustible comme source d’énergie chimique pour alimenter une batterie et un moteur électrique.Les types d'hybridationOn distingue plusieurs degrés d’hybridation en fonction de l’importance du système électrique dans la locomotion du véhicule.Du plus faible degré d’hybridation au plus important, on parle de : microhybride Start & Stop ; semi-hybride ; full hybride ; hybride rechargeable. Les voitures microhybridesLes véhicules microhybrides sont équipés du système Start & Stop. Ce système assure le démarrage et la coupure automatiques du moteur thermique lors des phases d’arrêt. Il permet ainsi d’économiser du carburant et de réduire les émissions de polluants (CO2, gaz d’échappement) et de bruit lors des multiples arrêts-redémarrages de la circulation urbaine (feux tricolores, embouteillages, etc.).Les semi-hybridesLes engins semi-hybrides sont des variantes basées sur le système Start & Stop, qui utilisent aussi l’électricité pour alimenter d’autres systèmes. Éclairage et appareils de bord, entre autres, profitent ainsi de l’électricité stockée dans la batterie du véhicule, elle-même rechargée par le moteur thermique et les phases de freinage.Le semi-hybride se distingue du simple Start & Stop dans l’assistance de la motorisation thermique par un moteur électrique. Celui-ci apporte un surplus de puissance lors des phases de démarrage, d’accélération et de reprise.Le full hybrideLes full hybrides sont les voitures hybrides les plus connues, avec la Toyota Prius comme symbole. Ces véhicules sont dotés de deux moteurs combinés, thermique et électrique. L’électricité est produite par le moteur thermique, mais aussi par le freinage régénératif : lorsque le véhicule freine, les roues entraînent le moteur électrique qui fonctionne comme un générateur. L’énergie produite est stockée dans une batterie.Hybride rechargeableEnfin, les hybrides rechargeables sont une variante du modèle full hybride. Leur spécificité est de permettre le rechargement de la batterie du véhicule à l’arrêt à l’aide d’une prise de courant. Ce type de véhicule est donc capable de fonctionner en mode tout électrique indépendamment du moteur thermique, tout au moins sur de petites distances.Les différents fonctionnements de la voiture hybrideEn fonction de son degré d’hybridation, une voiture hybride passe par différentes phases de fonctionnement : à l’arrêt, les deux moteurs s’arrêtent et ne consomment plus d’énergie (Start & Stop et au-delà). La batterie est rechargée au niveau d’une borne électrique (hybride rechargeable) ; au démarrage, le moteur électrique provoque le démarrage du moteur thermique (Start & Stop et au-delà) ; à faible vitesse, le moteur électrique remplace le moteur thermique et le véhicule passe en mode tout électrique tant que la batterie le permet (full hybride et au-delà) ; lors des épisodes d’accélération et de reprise, le moteur électrique apporte une assistance au moteur thermique (semi-hybride et au-delà) ; à grande vitesse et lors des accélérations fortes, le moteur thermique assure la locomotion du véhicule (tous modèles) ; pendant les phases de freinage, le freinage régénératif joue le rôle de frein moteur et recharge la batterie (semi-hybride et au-delà). Avantages des voitures hybrides pour l'environnementLes voitures hybrides, en particulier les hybrides rechargeables, ont donc la particularité de profiter de l’autonomie et du réseau de distribution de carburant des voitures conventionnelles tout en émettant moins de CO2 et de polluants, voire en se passant ponctuellement de carburant.L’hybridation des moteurs est donc un élément de solution à la transition vers des véhicules propres et indépendants des énergies fossiles.

Voiture hybride

Un disque dur est un support magnétique de stockage de données numériques. Le disque dur se distingue de la RAM, la «mémoire vive» de l’ordinateur, dont les données s’effacent lorsque ce dernier est éteint. Le stockage sur disque dur est lui permanent et présente une capacité bien plus élevée (jusqu’à plusieurs téraoctets). Les disques durs se trouvent dans les ordinateurs, mais aussi dans les enregistreurs DVD ou les consoles de jeux vidéos. Ils peuvent être internes ou externes.Un disque dur se compose d’un ensemble de plateaux où sont inscrites les données sous forme de bits (0 et 1). © I, Surachit, Wikipedia CommonsFonctionnement d’un disque durUn disque dur contient plusieurs disques en aluminium ou en verre (appelés plateaux) qui sont recouverts d’une fine couche de matériau magnétique, sur laquelle sont écrites les données numériques. Suivant le courant électrique traversant la tête de lecture, les données sont codées sous forme de bits (1 ou 0). La tête de lecture commence à inscrire les données à la périphérie du disque, puis avance progressivement vers le centre. Pour lire les données, la tête de lecture détecte le sens du champ magnétiqueGéométrie d’un disque dur. © LionKimbro, traduction C.DCaractéristiques d’un disque durLe format : exprimé en pouces, il indique la taille des plateaux magnétiques. Le format 2,5’’ est le plus courant pour les disque durs internes tandis que le format 3,5’’, plus encombrant, est destiné aux ordinateurs de bureau.Le protocole d’accès : il concerne les connecteurs et les câbles permettant d’acheminer les données. Depuis les années 2000, le SATA (Serial ATA) est le plus couramment utilisé.La capacité : exprimée en octets, elle indique la quantité de données pouvant être gravée sur le disque dur.Le taux de transfert (débit) : il indique la quantité de données pouvant être lues ou écrites sur le disque par unité de temps et s’exprime en bits par seconde.La vitesse de rotation : exprimée en tours par minute, elle indique la vitesse de rotation de disques magnétiques autour de l’axe central. Plus elle est élevée, plus l’inscription et la lecture sont rapides, mais plus cela consomme de l’énergie et a tendance à chauffer le matériel. La norme est de 5.400 tours/minute pour un disque dur externe 2,5" et de 7.200 tours/minute pour un disque dur externe 3,5’’.L’interface : pour le disque durs externes, elle indique l’intermédiaire de transfert entre le disque dur et l’ordinateur. La plupart des disque durs fonctionnent avec une interface USB 2.0 ou USB 3.0, mais on trouve aussi des interfaces FireWire ou Thunderbolt.Le système de fichiers : il représente la façon dont sont stockés et récupérés les fichiers (répertoires et sous-répertoires). Les plus connus sont le FAT32, l’exFat et le NTFS. À noter que le système peut être modifié en formatant le disque sur son ordinateur.Les disques durs classiques ont aujourd’hui tendance à être remplacés par les disques SSD, qui fonctionnent comme une mémoire flash et sont beaucoup plus rapides, plus compacts et moins sensibles aux chocs du fait de l’absence d’éléments mobiles.

Disque dur

Un générateur électrique convertit l'énergie mécanique en énergie électrique en utilisant le principe de l'induction électromagnétique découvert par Michael Faraday en 1831. Cette énergie électrique peut ensuite être utilisée pour alimenter une grande variété d'appareils et de systèmes. Le fonctionnement d'un générateur électrique repose sur des principes physiques tels que l'électromagnétisme, la mécanique et la thermodynamique. Historique et découverte du générateur électriqueL'histoire du générateur électrique remonte au XIXe siècle, lorsque les scientifiques et les inventeurs ont commencé à étudier les phénomènes électriques et magnétiques. Voici quelques-unes des étapes clés de la découverte et du développement du générateur électrique :1820 : Hans Christian Ørsted, un physicien danois, découvre que les courants électriques produisent des champs magnétiques. Cette découverte a ouvert la voie à l'étude de l'électromagnétisme.1831 : Michael Faraday, un scientifique britannique, découvre le principe de l'induction électromagnétique. Il a constaté que lorsqu'un aimant est déplacé à travers une bobine de fil, un courant électrique est produit dans le fil. Cette découverte a été la base du développement du générateur électrique.1832 : Hippolyte Pixii, un fabricant d'instruments français, construit la première dynamo, un type de générateur électrique qui utilise un aimant permanent pour produire un courant électrique.1866 : Werner von Siemens, un ingénieur allemand, construit le premier générateur électrique à courant alternatif.1870 : Zenobe Gramme, un ingénieur belge, invente le générateur électrique à courant continu, qui est plus efficace que la dynamo de Pixii.1882 : Thomas Edison, un inventeur américain, construit la première centrale électrique à New York, qui utilise des générateurs électriques pour produire de l'électricité pour l'éclairage public.1887 : Nikola Tesla, un ingénieur serbo-américain, invente le moteur à induction à courant alternatif, qui est plus efficace que le moteur à courant continu de Gramme.Un générateur de courant multipolaire direct, 1920. © Oz, Domaine public, Wikimedia CommonsPrincipe de fonctionnement du générateur électrique Le principe de fonctionnement d'un générateur électrique repose sur l'induction électromagnétique, découverte par Michael Faraday. Il s'agit de la production d'un courant électrique dans un conducteur lorsque celui-ci est soumis à un champ magnétique variable.Voici les étapes de base du fonctionnement d'un générateur électrique :Une source d'énergie mécanique, telle qu'un moteur, une turbine ou une éolienne, fait tourner le rotor du générateur. Ce rotor est constitué d'aimants permanents ou d'électroaimants qui créent un champ magnétique lorsqu'ils sont en mouvement. Le stator, qui est la partie fixe du générateur, est constitué de bobines de fil conducteur enroulées autour d'un noyau en fer doux. Lorsque le rotor tourne, le champ magnétique qu'il crée traverse les bobines du stator. Ce champ magnétique variable induit alors un courant électrique alternatif dans les bobines, grâce à l'effet d'induction électromagnétique.Le courant électrique produit dans les bobines est ensuite acheminé vers une charge, telle qu'un appareil électrique, grâce à des câbles de sortie. Selon les besoins, le courant électrique alternatif produit par le générateur peut être transformé en courant continu grâce à un redresseur, ou sa tension peut être ajustée grâce à un transformateur.À quoi sert un générateur électrique ? Aujourd'hui, les générateurs électriques sont utilisés dans de nombreuses applications, allant de la production d'électricité dans les centrales électriques à l'alimentation de secours en cas de panne de courant. Un générateur électrique est un équipement essentiel pour fournir de l'électricité dans les situations où l'accès au réseau électrique est limité ou indisponible, ou pour fournir une alimentation de secours en cas de panne de courant. Il peut être utilisé dans diverses applications, notamment :alimentation de secours : en cas de panne de courant, un générateur électrique peut fournir de l'électricité d'urgence aux bâtiments, aux maisons et aux entreprises ;applications industrielles : les générateurs électriques sont utilisés dans de nombreuses industries pour alimenter des machines, des équipements et des processus ;événements en plein air : les générateurs électriques sont souvent utilisés pour fournir de l'électricité aux événements en plein air, tels que les concerts, les festivals et les marchés ;systèmes d'alimentation électrique autonomes : les générateurs électriques peuvent être utilisés pour fournir de l'électricité aux bâtiments, aux maisons et aux communautés qui ne sont pas connectés au réseau électrique ;énergie renouvelable : les générateurs électriques peuvent être utilisés dans les systèmes d'énergie renouvelable, tels que les éoliennes et les panneaux solaires, pour convertir l'énergie renouvelable en électricité.Ici, un générateur électrique américain de la General Electric. © Joe Mabel, CC BY-SA 3.0, Wikimedia CommonsLes différents types de générateur électriqueIl existe plusieurs types de générateurs électriques, chacun ayant des caractéristiques et des applications différentes. Voici une liste des principaux types de générateurs électriques :Générateurs électrochimiquesCes générateurs utilisent des réactions chimiques pour produire de l'électricité. Les piles et les batteries sont des exemples courants de générateurs électrochimiques. Ils se composent de deux électrodes, une anode et une cathode, séparées par un électrolyte. Lorsque les électrodes sont connectées à un circuit électrique, les réactions chimiques libèrent des électrons qui se déplacent à travers le circuit pour fournir de l'électricité. Ils sont largement utilisés dans les appareils électroniques portables, les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie renouvelable.Générateurs électromagnétiquesCes générateurs convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique en utilisant le principe d'induction électromagnétique. Ils sont couramment utilisés dans les centrales électriques pour produire de l'électricité à grande échelle à partir de sources d'énergie telles que le charbon, le gaz naturel, l'énergie nucléaire, l'énergie hydraulique et l'énergie éolienne. Ils sont également utilisés dans les moteurs électriques, les alternateurs de voiture et d'autres applications où une source d'énergie mécanique est disponible pour produire de l'électricité.Générateurs électrostatiquesCes dispositifs produisent de l'électricité à partir de l'accumulation de charges électriques statiques. Ils se composent d'un dispositif de génération de charge, tel qu'un frottement ou une induction, et d'un dispositif de collecte de charge, tel qu'une plaque ou un cylindre. Ils sont couramment utilisés dans les équipements de traitement électrostatique, les équipements de mesure de la charge électrostatique et les démonstrations scientifiques.Générateurs thermoélectriquesCes générateurs utilisent l'effet thermoélectrique pour convertir directement la chaleur en électricité. Ils sont principalement utilisés dans les applications où une source de chaleur est disponible, comme les centrales électriques à combustible fossile, les centrales nucléaires et les véhicules spatiaux.Générateurs piézoélectriquesCes générateurs utilisent l'effet piézoélectrique pour convertir l'énergie mécanique en électricité. Ils sont principalement utilisés dans les applications où une source de vibration ou de pression est disponible, comme les capteurs de pression, les montres à quartz et les récupérateurs d'énergie cinétique.Générateurs à aimant permanentCes générateurs utilisent des aimants permanents pour produire de l'électricité. Ils sont principalement utilisés dans les applications où une source de mouvement rotatif est disponible, comme les éoliennes, les turbines hydrauliques et les vélos électriques.Générateurs à piles à combustibleCes générateurs utilisent des piles à combustible pour convertir directement l'énergie chimique en électricité. Ils sont principalement utilisés dans les applications où une source de carburant est disponible, comme les véhicules électriques à hydrogène et les centrales électriques à hydrogène. 

Générateur

Un aimant, dans le domaine de la physique, est un matériau capable de produire un champ magnétique. Ce phénomène découle de propriétés particulières au sein de la matière magnétique, qui joue un rôle crucial dans divers aspects de la technologie moderne et de la compréhension fondamentale des forces qui gouvernent notre univers.

Propriétés d'un aimant
La propriété fondamentale d'un aimant est de générer un champ magnétique exerçant une force attractive ou répulsive sur les objets magnétiques. Un aimant possède un pôle nord et un pôle sud. Les pôles de même nature se repoussent, ceux de natures différentes s'attirent. Les aimants sont donc des dipôles magnétiques, dont les pôles sont inséparables ; l'existence d'un monopôle magnétique étant exclue jusqu'à preuve du contraire.

 Attraction des pôles opposés : lorsque les pôles nord et sud de deux aimants sont rapprochés, ils s'attirent. Cette attraction découle de la tendance naturelle des champs magnétiques à chercher l'alignement et à minimiser leur énergie potentielle. Les lignes de champ magnétique émises par le pôle nord d'un aimant s'orientent vers le pôle sud d'un autre aimant, créant ainsi une force attractive.
 Répulsion des pôles similaires : en revanche, si les pôles nord de deux aimants ou les pôles sud de deux aimants sont rapprochés, ils se repoussent. Cela s'explique par le fait que les champs magnétiques cherchent à s'éloigner les uns des autres, minimisant ainsi l'énergie potentielle. Les lignes de champ magnétique émises par le pôle nord d'un aimant repoussent les lignes de champ du pôle nord d'un autre aimant, générant une force répulsive.


Le champ magnétique
Le champ magnétique est créé par le déplacement de charges électriques, généralement des électrons en mouvement dans un matériau magnétique. La force magnétique agit sur d'autres objets magnétiques ou sur des charges en mouvement. La mesure du champ magnétique se fait en gauss ou en tesla.
Par exemple, le champ magnétique terrestre est créé par les mouvements complexes du fer liquide dans le noyau externe de la Terre. Ce processus génère un champ dipolaire qui s'étend depuis l'intérieur de la Terre dans l'espace jouant un rôle crucial dans la protection de notre Planète contre les radiations solaires nocives en formant la magnétosphère. Le pôle magnétique terrestre n'est pas aligné exactement avec le pôle géographique, et sa position change lentement au fil du temps en raison de mouvements dans le noyau terrestre. Ce champ est essentiel pour la navigation, les migrations d'animaux et influence également les phénomènes atmosphériques tels que les aurores boréales. La mesure du champ magnétique terrestre fournit des informations vitales sur la dynamique du noyau terrestre et les processus géophysiques.

Pourquoi un aimant est-il magnétique ?
Le fonctionnement d'un aimant est étroitement lié aux propriétés magnétiques de sa matière constitutive. À l'échelle microscopique, les moments magnétiques des atomes ou des molécules s'alignent, créant ainsi des domaines magnétiques. Lorsque ces domaines sont bien alignés, l'objet dans son ensemble devient magnétique, capable de générer un champ magnétique externe.

De quoi est fait un aimant ?
Les aimants sont généralement composés de matériaux magnétiques tels que le fer, le cobalt ou le nickel. Ces matériaux possèdent des moments magnétiques intrinsèques. Le moment magnétique est une propriété intrinsèque associée à la présence de charges en mouvement, en particulier les électrons dans un atome. Il résulte de la combinaison du spin et du mouvement orbital des électrons. Ce vecteur, représenté par la direction et l'intensité du champ magnétique généré, est fondamental pour comprendre le magnétisme des matériaux et la création de champs magnétiques dans des objets tels que les aimants.

L'aimant naturel
Certains matériaux sont naturellement magnétiques. La magnétite est un minéral composé de fer et d'oxygène dont la structure cristalline particulière permet l'alignement spontané des moments magnétiques, créant un matériau avec des propriétés magnétiques intrinsèques. Outre la magnétite, il existe d'autres exemples d'aimants naturels, tels que certains minéraux et roches. Les aimants naturels jouent un rôle important dans divers phénomènes géologiques et ont même été utilisés dans la navigation au cours de l'histoire, notamment par les navigateurs utilisant des boussoles.

Les métaux magnétiques
Certains métaux, tels que le fer, le cobalt et le nickel, sont intrinsèquement magnétiques. Ces métaux possèdent des moments magnétiques forts, ce qui les rend particulièrement adaptés à la fabrication d'aimants artificiels ; on distingue les aimants permanents tels que le barreau aimanté, l'aimant en U, l'aiguille magnétique, et les aimants temporaires tels que les électroaimants. Ces aimants sont constitués de matières ferromagnétiques.

L’aimant le plus puissant du monde
L'aimant le plus puissant du monde est généralement considéré comme étant fabriqué à partir d'un alliage de terres rares appelé néodyme-fer-bore (NdFeB). Ces aimants, connus sous le nom d'aimants en néodyme, peuvent générer des champs magnétiques extrêmement forts. Ils surpassent considérablement d'autres types d'aimants en termes de puissance magnétique, ce qui les rend indispensables dans de nombreuses applications technologiques, notamment les dispositifs électroniques, les équipements médicaux et les moteurs électriques. La combinaison unique de propriétés magnétiques du néodyme, associée à sa disponibilité relative, en fait le choix privilégié pour la fabrication des aimants les plus puissants du monde.

Les applications de l'aimant
Les applications de l'aimant s'étendent à travers divers secteurs, de la technologie quotidienne à la médecine et à la navigation.

 Les dispositifs électromagnétiques : les aimants jouent un rôle central dans de nombreux dispositifs électromagnétiques omniprésents. Les moteurs électriques, utilisés dans divers appareils électroménagers, automobiles et industries, dépendent de l'interaction entre champs magnétiques pour convertir l'énergie électrique en mouvement mécanique. Les haut-parleurs, les générateurs électriques et les relais électromagnétiques exploitent également les propriétés des aimants pour leur fonctionnement.
 Les technologies médicales : les aimants sont largement utilisés dans les technologies médicales pour des applications diagnostiques et thérapeutiques. Les appareils d'imagerie par résonance magnétique (IRM) utilisent des aimants puissants pour générer des images détaillées des tissus internes du corps. Les aimants permanents, quant à eux, sont employés dans des dispositifs tels que les stimulateurs cardiaques et les implants auditifs. La magnétothérapie explore également l'utilisation des champs magnétiques dans le traitement de certaines affections.
 La boussole : la boussole, un instrument de navigation ancien mais toujours crucial, tire son fonctionnement des propriétés magnétiques de la Terre. Un aimant libre, généralement en forme d'aiguille, s'aligne naturellement avec le champ magnétique terrestre, indiquant ainsi la direction nord-sud. La boussole a joué un rôle fondamental dans l'histoire de la navigation, facilitant les voyages en mer et les explorations terrestres. Même à l'ère des technologies avancées, la boussole conserve son utilité dans de nombreuses situations, en particulier dans des environnements où d'autres systèmes de navigation peuvent être limités.

L'oxydation est un processus chimique fondamental dans lequel une substance perd des électrons lors d'une réaction avec une autre substance, généralement l'oxygène. Ce phénomène implique une augmentation du nombre d'oxydation, indiquant une perte d'électrons. L'oxydation est souvent associée à la corrosion des métaux, mais elle peut également se produire dans d'autres contextes.Causes de l'oxydationLa cause principale de l'oxydation est l'interaction entre une substance et l'oxygène de l'air, bien que d'autres agents oxydants puissent également provoquer ce processus. La réaction d'oxydation se produit lorsqu'une substance, appelée « réducteur », cède des électrons à une autre substance, appelée « oxydant ». Cela conduit à la formation d'ions et à des changements dans la structure chimique des substances impliquées.Dans les faits, le rôle de l’oxydant est souvent joué par l’oxygène. Ainsi, dans la réaction chimique qui implique le carbone et l’oxygène, par exemple, il y a formation de dioxyde de carbone par oxydation. Le terme d’« oxydation » désigne plus largement une réaction au cours de laquelle un réactif perd un ou plusieurs électrons. Un exemple emblématique est l'oxydation du fer, conduisant à la formation de rouille. © Avalepsap, Adobe StockOxydation avec oxygèneUn exemple courant d'oxydation est la rouille du fer. Lorsque le fer (réducteur) réagit avec l'oxygène de l'air (oxydant) en présence d'eau, une réaction d'oxydation se produit, formant de l'oxyde de fer, également connu sous le nom de rouille. La réaction chimique de la formation de rouille, résultant de l'oxydation du fer en présence d'oxygène et d'eau, peut être représentée par l'équation suivante : 4Fe + 3O2​ + 6H2​O → 4Fe(OH)3​​Cette équation représente la formation de tétrahydroxyde de fer (III), également appelé oxyde de fer (III) hydraté ou rouille. La réaction implique la combinaison du fer (Fe), de l'oxygène (O₂) de l'air et de l'eau (H₂O) pour former le composé Fe(OH)₃. Dans cette équation, le fer (Fe) perd des électrons pour former des ions ferreux, tandis que l'oxygène (O₂) gagne des électrons pour former des ions hydroxyde (OH⁻). Les ions ferreux réagissent ensuite avec les ions hydroxyde pour former de l'oxyde de fer (III) hydraté, qui constitue la rouille.Oxydation sans oxygèneCependant, l'oxydation ne se limite pas aux réactions avec l'oxygène. Elle peut également se produire sans oxygène, par le biais de réactions chimiques avec d'autres substances oxydantes. Par exemple, la corrosion d'un métal peut être accélérée en présence de sels ou d'acides tels que l'acide chlorhydrique (HCl), le fer métallique peut réagir pour former du chlorure de fer (II) et libérer de l'hydrogène.Exemples de réactions d’oxydationDans l’organisme, de nombreuses réactions d’oxydation ont lieu pour fournir de l’énergie aux cellules du corps humain. On parle aussi de stress oxydatif qui est un déséquilibre entre la production de radicaux libres pro-oxydants et les antioxydants.Lors de la combustion, les combustibles fossiles tels le charbon, le pétrole ou le gaz naturel sont oxydés. Ils fournissent ainsi également de l’énergie.

Oxydation

9538_du-neodyme-dans-les-aimants-des-disques-durs

L'[popupdefinition id=15201]europium[/popupdefinition] (Eu) est un [popupdefinition id=4451]lanthanide[/popupdefinition]. C'est le plus [popupdefinition id=4105]r&eacute;actif[/popupdefinition] des &eacute;l&eacute;ments des [popupdefinition id=1647]terres rares[/popupdefinition] : il s'oxyde rapidement &agrave; l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition], il est soluble dans l'[popupdefinition id=15032]acide sulfurique[/popupdefinition] et r&eacute;agit comme le [popupdefinition id=5069]calcium[/popupdefinition] (20Ca) lorsqu'il est en contact de l'eau. Pauvre en [popupdefinition id=3498]neutrons[/popupdefinition], il a &eacute;t&eacute; utilis&eacute; par les Russes pour les barres de contr&ocirc;le des r&eacute;acteurs nucl&eacute;aires de leurs [popupdefinition id=11148]sous-marins[/popupdefinition]. Il sert &eacute;galement en optique pour fabriquer les [popupdefinition id=1643]verres[/popupdefinition] de certains [popupdefinition id=1989]lasers[/popupdefinition]. On l'emploie aussi en g&eacute;ochimie afin de retracer l'origine de roches et de [popupdefinition id=17943]min&eacute;raux[/popupdefinition].&copy; Jurii, CC by 3.0 et Sancio83, DP

L’europium, l'élément le plus réactif des terres rares

Les granulats sont des fragments de minéraux de natures et grosseurs différentes. Destinés aux travaux de construction, de BTP, de décoration intérieure ou extérieure, ils s’utilisent selon les cas en mélange avec d’autres matériaux ou tels quels. Ils proviennent principalement de l’extraction terrestre. Les carrières de roches meubles alluvionnaires fournissent les sables et les graviers « roulés ». Ces granulats se sont arrondis au fil du temps par abrasion dans les cours d’eau ou au contact des glaciers.Les carrières de roches massives (calcaires, éruptives, métamorphiques…) produisent les « concassés », fragments aux contours anguleux. Une autre forme de granulats est obtenue par dragage en mer, entre 10 et 50 mètres de profondeur, d’anciennes alluvions immergées suite à la fonte des glaces. Les granulats peuvent également provenir du recyclage de produits finis en béton ou résulter d’une transformation industrielle : thermique, par exemple. Dans ce dernier cas, on parle de granulats « artificiels ».La diversité géologique du sous-sol français permet d’obtenir des granulats de toutes densités, tailles et couleurs. © InfocimentsOn distingue six grandes familles de granulatsLes granulats répondent à des critères de qualité qui dépendent à la fois de la roche d’origine (résistance à l’abrasion, aux chocs, porosité…) et du processus de production (extraction, régularité dimensionnelle, propreté…). Ils sont assujettis à de nombreuses normes (française et européenne) portant sur la nature géologique, l'aspect, les techniques d'exploitation, les domaines d'application, etc. La norme de référence NF P 18-545 établit ainsi une classification en fonction des tailles inférieures (d) et supérieures (D) de tamis au travers desquels les grains ou fragments peuvent passer. Ces caractéristiques dimensionnelles impactent les propriétés physiques du matériau fini, qu'il s'agisse d'un mélange humide (mortier, béton, enduit décoratif…) ou d'un emploi à sec (allée gravillonnée…).Classement par granularité selon la norme NF P 18-545. © M.B.Selon que leur masse volumique est inférieure ou supérieure à deux tonnes par mètre cube, les granulats sont dits légers ou courants (normes NF EN 13043, 933-9 et 10, 1097-4 et 7...).À savoir Les granulats légers usuels sont d’origine volcanique à structure alvéolaire (ponce, pouzzolane…) ou obtenus par cuisson (argiles, laitiers, schistes expansés…). Ils permettent de confectionner des bétons isolants d’une faible masse volumique : entre 1.200 et 2.000 kg/m3.Champ lexical : carrières à granulats | roches à granulats | minéraux

Granulats

Un sous-marin est un navire submersible qui se déplace dans trois dimensions, en surface et sous l'eau. 
Inventé en 1624 par Cornelis Drebbel
Utilisation et description du sous-marin
À usage civil et militaire, il sert généralement de navire de guerre ou est employé pour la recherche océanographique et l'exploitation pétrolière. Le premier a été inventé par Cornélius Drebbel, physicien hollandais. Il a été testé en 1620 dans la Tamise à la demande du roi Jacques Ier.
Le sous-marin est composé d'une coque intérieure résistante dans laquelle est placé le personnel. Une coque extérieure favorise son hydrodynamisme, c'est-à-dire ses déplacements dans l'eau. Entre ces deux coques, les ballasts, les purges, et les régleurs participent à l'action d'immersion du navire.
Principe de fonctionnement du sous-marin
Le sous-marin obéit à deux grands principes : celui d'Archimède et celui de Pascal. Selon Archimède, l'engin flotte et remonte. Selon Pascal, il plonge et reste immergé. Son poids total définit le volume de ses ballasts. Quand il flotte, le sous-marin a les purges fermées. Ses ballasts sont majoritairement remplis d'air. Des régleurs calculent le niveau d'eau nécessaire pour imprimer la poussée d'Archimède. Quand le sous-marin plonge dans l'eau, le principe de Pascal s'exerce : les purges restent ouvertes, les ballasts se remplissent, le sous-marin s'immerge. Quand il est totalement sous l'eau, les ballasts sont entièrement remplis d'eau. La coque intérieure, en acier et de forme cylindrique, soutient cette pression. Son degré d'élasticité est capital : elle doit pouvoir reprendre sa forme initiale. Son épaisseur est calculée en fonction de l'immersion maximale prévue. Pour 10 mm d'épaisseur, on gagne 100 m d'immersion. À l'avant et à l'arrière, des caisses d'assiettes règlent l'équilibre longitudinal. Une propulsion motorisée et des hélices font avancer le sous-marin.

Sous-marin

Le neutron est une particule neutre qui compose le noyau des atomes avec les protons. Pour cette raison, on l’appelle aussi, tout comme le proton, un nucléon. Il a été découvert en 1932 par James Chadwick.
Ce n’est pas une particule élémentaire, pas plus que le proton, car il est composé de trois quarks : deux quarks u et un quark d, dont les charges électriques valent respectivement +2/3 et -1/3. Les quarks sont confinés dans le neutron, comme dans le cas des protons, par le champ de force nucléaire forte décrit par la chromodynamique quantique (encore appelée QCD pour Quantum ChromoDynamics, en anglais).
Les membres de l'institut Laue-Langevin, leader mondial en sciences et techniques neutroniques, situé à Grenoble, expliquent ce qu'est un neutron. © ILL Laue Langevin, YouTube
La masse du neutron
Ce sont les analogues des photons de ce champ de force, appelés gluons, qui expliquent la masse du neutron et non pas le champ de Brout-Englert-Higgs. La masse du neutron vaut à peu près 939,5659 MeV/c2 ou 1,67493×10−27 kg. Celui-ci est ainsi 1,0014 fois plus massif que le proton.
Il s'agit d'un fermion, tout comme l’électron, le proton et les neutrinos. Son spin vaut ½. Les neutrons sont importants en astrophysique et en cosmologie pour comprendre la nucléosynthèse des éléments, la naissance et les propriétés des étoiles à neutrons, celles des pulsars et des magnétars qui en dérivent.
Si le nombre de protons dans un noyau indique à quel élément chimique on a affaire, le nombre de neutrons indique lui quel en est l’isotope. Les neutrons peuvent être instables dans certains noyaux et ils vont donc se désintégrer par radioactivité bêta.
Le prix Nobel de physique James Chadwick a découvert le neutron en 1932. Décédé en 1974, il a ainsi pu assister à la maîtrise de l'énergie nucléaire et à la montée en puissance de la technique de diffusion des neutrons. © Gonville and Caius College
Les neutrons et les réactions nucléaires
Les neutrons interviennent aussi dans plusieurs réactions nucléaires dont celles de la fission et de la fusion. Ils sont à la base du mécanisme de réactions en chaîne utilisé pour faire fonctionner les réacteurs nucléaires et faire exploser les bombes A et H.
Des flux de neutrons lents, produits par des réacteurs nucléaires, sont utilisés pour étudier et caractériser des états de la matière condensée. Ainsi le rayonnement neutronique sert-il fréquemment à réaliser des expériences de diffusion et diffraction afin d'évaluer les propriétés et la structure de matériaux dans les domaines de la cristallographie, la physique de la matière condensée, la biologie, la chimie du solide, la science des matériaux, la géologie et la minéralogie.
On se sert aussi des émissions de neutrons pour détruire les tumeurs cancéreuses ainsi que dans le domaine de l'imagerie des pièces industrielles.

Neutron

Le calcium est principalement connu pour sa présence dans les dents, les os ou encore les coquilles d’œuf.Généralités
Symbole : Ca
Numéro atomique : 20
Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 8, 2
Masse atomique : 40,078 u
Isotopes les plus stables : 40Ca stable avec 20 neutrons (96,941 %), 42Ca stable avec 22 neutrons (0,647 %), 43Ca stable avec 23 neutrons (0,135 %), 44Ca stable avec 24 neutrons (2,086 %),
Série : métaux alcalino-terreux
Groupe, période, bloc : 2 (IIA), 4, s
Densité : 1,54
Point de fusion : 842 °C
Point d’ébullition : 1.484 °C
Historique du calciumDès le premier siècle de notre ère, la chaux (CaO) était confectionnée par les Romains. En 1808, Davy parvint à isoler le métal impur.Propriétés du calciumOn ne trouve pas le calcium métallique, gris et mou, dans la nature. Exposé à la flamme, le calcium brûle avec une flamme allant du jaune au rouge. Quand il est exposé à l'air, il se recouvre d'une épaisseur protectrice de nitrure et d'oxyde. En présence d'eau, la formation d'hydroxyde de calcium Ca(OH)2 est violente.Utilisation du calciumOn emploie le calcium comme agent réducteur pour l'extraction de métaux (thorium, uranium, zirconium). Afin de retirer le bismuth présent dans le plomb, le calcium est utilisé parfois en conjonction avec le magnésium.La chaux est utilisée principalement dans le bâtiment, maçonnerie, notamment pour les enduits. Le gypse, ou sulfate de calcium hydraté (CaSO42H2O), est le principal constituant du plâtre une fois qu'il a durci.L'aluminate de calcium (Al2O3,3CaO) sert à la préparation de mortiers réfractaires. Le carbure de calcium CaCl2 est parfois employé pour le déneigement en replacement du chlorure de sodium. Quant à l'alliage calcium-silicium, on le retrouve en sidérurgie.Le calcium dans le corps humainPrésent chez toutes les plantes, où il favorise la croissance, le calcium est aussi un élément primordial pour les os et pour les dents. Il est aussi impliqué dans le fonctionnement des nerfs ou encore des muscles. La consommation excessive de calcium peut être à l’origine de calculs rénaux, de scléroses rénales et être nocif pour les vaisseaux sanguins.La carence en calcium est l'une des causes principales de l'ostéoporose, maladie qui frappe principalement les femmes après la ménopause et qui provoque une courbure de la colonne vertébrale et un tassement des vertèbres.

Calcium

L’acide sulfurique (H2SO4) est le plus fort des acides simples. Ce diacide est incolore et inodore. Dans l’eau, il libère des ions hydronium, H3O+, et des ions sulfates, SO42-.
L’hydratation de l’acide sulfurique est fortement exothermique c’est pourquoi, pour éviter les projections, on prendra toujours soin de verser l’acide dans l’eau et non l’inverse.
Utilisation de l’acide sulfurique
L’acide sulfurique sert essentiellement à la fabrication d’engrais. Il est également employé pour la production de textiles, le traitement de minerais, le raffinage du pétrole, le stockage de l’électricité dans les batteries au plomb, le décapage des métaux et la synthèse de colorants, explosifs, détergents, etc.
Production d'acide sulfurique
À la base de la production de l’acide sulfurique, il y a le dioxyde de soufre gazeux (SO2). La synthèse de l'acide sulfurique comporte différentes étapes : le procédé dit « de contact » permet, en présence d’un catalyseur, d’oxyder le gaz à haute température (450°C) en trioxyde de soufre (SO3). Celui-ci est ensuite hydraté pour produire de l’acide sulfurique gazeux. Enfin ce dernier est concentré à l’état liquide.
Les dangers de l’exposition à l’acide sulfurique
L’acide sulfurique est un produit irritant et corrosif, tout comme l'acide chlorhydrique. Ses effets sont essentiellement locaux. Au contact de la peau, il peut provoquer de graves brûlures. Une exposition à des vapeurs d’acide sulfurique entraîne une irritation des yeux, de la peau et des voies respiratoires. Une ingestion peut causer de graves lésions des voies digestives et engager le pronostic vital.
Vénus et l'acide sulfurique
Sur Terre, l’acide sulfurique peut se trouver dans les pluies acides. Sur Vénus, on le retrouve naturellement produit dans quelques couches nuageuses.

Acide sulfurique

L’europium est une terre rare principalement connue pour ses applications en phosphorescence au sein de divers composés. Il ne possède pas de rôle biologique connu.
Généralités
Symbole : EuNuméro atomique : 63Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 25, 8, 2Masse atomique : 151,964 uIsotopes les plus stables : 153Eu stable avec 90 neutrons (52,2 %), 151Eu stable avec 88 neutrons (47,8 %)Série : lanthanidesGroupe, période, bloc : L/A, 6, fDensité : 5,244Point de fusion : 822 °CPoint d’ébullition : 1.596 °C
Historique de l’europium
En 1890, Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran a obtenu une fraction concentrée de samarium et de gadolinium qui affichait des lignes spectrales n’appartenant à aucun des deux éléments. La découverte effective de l’europium est attribuée à Demarçay, chimiste qui eut l’intuition en 1896 que certains échantillons de samarium étaient contaminés par un élément alors inconnu. C’est également lui qui isola l’europium en 1901.
Propriétés de l’europium
Métal argenté comme d’autres terres rares, l’europium s’oxyde facilement à l’air. Il est aussi inflammable entre 150 et 180 °C. Aussi dur que le plomb, cet élément est aussi assez ductile. Placé à 1,8 K sous une pression de 80 GPa, l’europium manifeste un comportement supraconducteur.
Utilisation de l’europium
Pauvre en neutrons, l’europium est un bon absorbant de ces particules. Cet élément dope aussi certains verres destinés aux lasers. Comme élément dopant dans les tubes cathodiques, l’europium permet d’obtenir différentes couleurs du bleu au rouge en passant par le vert. La variation de son taux dans les roches lunaires est un élément étudié en géochimie. L’europium a également des applications en résonance magnétique nucléaire (RMN).
Effets de l’europium sur la santé
L’europium ne semble pas aussi toxique pour l’organisme que d’autres métaux dits lourds. Cependant, la poudre métallique d’europium présente un risque d’explosion et d’incendie.

Europium

Un réactif est une substance qui réagit avec d'autres substances pour former de nouveaux produits dans une réaction chimique. Il est choisi en fonction de la réaction chimique souhaitée et des produits que l'on souhaite obtenir. Les facteurs à prendre en compte comprennent la disponibilité, le coût, la stabilité, la réactivité et la sécurité des réactifs. Les réactions doivent également être optimisées pour maximiser le rendement et minimiser les déchets.Le rôle des réactifs dans une réaction chimiqueLe rôle d'un réactif dans une réaction chimique est de fournir les atomes ou les molécules nécessaires pour former de nouveaux produits. Les réactifs réagissent ensemble pour former de nouveaux produits, en brisant leurs liaisons chimiques existantes et en formant de nouvelles liaisons. Les réactifs peuvent également affecter la vitesse et l'efficacité de la réaction. Par exemple, certains réactifs peuvent accélérer la réaction en fournissant une source d'énergie ou en abaissant l'énergie d'activation nécessaire pour que la réaction se produise. D'autres réactifs peuvent ralentir la réaction en absorbant l'énergie ou en augmentant l'énergie d'activation nécessaire. Dans l'ensemble, les réactifs jouent un rôle crucial dans la détermination de la nature et de l'étendue de la réaction chimique.Différents types de réactifsIl existe différents types de réactifs en chimie, qui peuvent être classés en fonction de leur nature, de leur fonction ou de leur utilisation. Voici quelques exemples de types de réactifs couramment utilisés :Réactifs acido-basiques : ces réactifs sont utilisés dans les réactions acido-basiques, telles que les réactions de neutralisation. Les acides et les bases sont des exemples courants de réactifs acido-basiques.Réactifs d'oxydoréduction : ces réactifs sont utilisés dans les réactions d'oxydoréduction, où il y a transfert d'électrons entre les espèces chimiques. Les oxydants et les réducteurs sont des exemples courants de réactifs d'oxydoréduction.Réactifs de précipitation : ces réactifs sont utilisés dans les réactions de précipitation, où un produit insoluble est formé à partir de réactifs solubles. Les ions métalliques et les anions tels que les halogénures et les sulfates sont des exemples courants de réactifs de précipitation.Réactifs organiques : ces réactifs sont utilisés dans les réactions de synthèse organique, où des molécules organiques sont formées à partir de réactifs plus simples. Les alcools, les acides carboxyliques et les amines sont des exemples courants de réactifs organiques.Réactifs de complexation : ces réactifs sont utilisés dans les réactions de complexation, où des ions métalliques sont liés à des ligands pour former des complexes. Les ions métalliques de transition et les ligands tels que les amines et les acides carboxyliques sont des exemples courants de réactifs de complexation.Réactifs catalytiques : ces réactifs sont utilisés pour accélérer les réactions chimiques sans être consommés dans la réaction. Les catalyseurs tels que les métaux de transition et les enzymes sont des exemples courants de réactifs catalytiques. La réaction aluminothermique est une oxydo-réduction utilisée dans diverses applications industrielles, telles que la production de métaux purs, la soudure de rails de chemin de fer et la réduction de minerais. Ici, soudure aluminothermique de deux rails de chemin de fer mis bout-à-bout. © evastar, Adobe StockLe réactif et le produit final de l'équation chimique Le résultat d'une réaction chimique impliquant un ou plusieurs réactifs est appelé produit. Les produits sont les substances qui sont formées à la fin de la réaction chimique. Ils peuvent être différents des réactifs initiaux en termes de composition chimique, de propriétés physiques et de structure moléculaire. Les produits peuvent être solides, liquides ou gazeux, et peuvent être séparés des réactifs non réagis à l'aide de différentes techniques de séparation telles que la filtration, la distillation ou la cristallisation.Les réactifs communs utilisés dans les expériences de chimie comprennent l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, le bicarbonate de sodium, le chlorure de sodium, le dioxyde de carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'eau. Dans une équation chimique, les réactifs sont généralement écrits à gauche de la flèche dans une équation chimique, tandis que les produits sont écrits à droite de la flèche. Voici quelques exemples de réactions chimiques avec leurs réactifs et leurs produits finis :Réaction de combustion du méthane : Réactifs : méthane (CH4) + dioxygène (O2) => dioxyde de carbone (CO2) + eau (H2O) ;Réaction de neutralisation entre l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium : Réactifs : acide chlorhydrique (HCl) + hydroxyde de sodium (NaOH) => chlorure de sodium (NaCl) + eau (H2O) ;Réaction de précipitation entre le nitrate d'argent et le chlorure de sodium : Réactifs : nitrate d'argent (AgNO3) + chlorure de sodium (NaCl) => chlorure d'argent (AgCl) + nitrate de sodium (NaNO3) ;Réaction de décomposition de l'eau oxygénée : Réactifs : eau oxygénée (H2O2) => eau (H2O) + dioxygène (O2) ;Réaction de synthèse de l'ammoniac : Réactifs : diazote (N2) + dihydrogène (H2) => ammoniac (NH3).Dans chacun de ces exemples, les réactifs initiaux réagissent ensemble pour former un ou plusieurs produits finis. Les produits peuvent avoir des propriétés chimiques et physiques différentes des réactifs initiaux, et peuvent être utilisés dans une variété d'applications industrielles et scientifiques.Note : le réactif n'est pas obligatoirement l'espèce réagissante ; ainsi, dans la nitration du benzène, HNO3 est le réactif et le cation NO2+ l'espèce réagissante.Les facteurs influençant la réactivité d'une substanceLes facteurs qui influencent la réactivité d'une substance comprennent sa stabilité, sa concentration, sa surface, sa température et la présence d'un catalyseur. Les réactifs sont plus réactifs lorsqu'ils ont une énergie d'activation plus faible, ce qui signifie qu'ils nécessitent moins d'énergie pour réagir avec d'autres substances. La stabilité de la substance, la présence de liaisons chimiques faibles et la taille de la particule peuvent également affecter la réactivité.Réactif limitantUn réactif limitant est le réactif qui est entièrement consommé dans une réaction chimique et qui limite donc la quantité de produit formé. La quantité de produit formé peut être calculée en utilisant la stoechiométrie de la réaction et la quantité de réactif limitant.

Réactif

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Le [popupdefinition id=15199]samarium[/popupdefinition] (Sm) est un&nbsp;[popupdefinition id=4451]lanthanide[/popupdefinition]. C'est un&nbsp;[popupdefinition id=3877]m&eacute;tal[/popupdefinition]&nbsp;rare sur la [popupdefinition id=4725]Terre[/popupdefinition]. De [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition] argent&eacute;e, il est relativement stable &agrave; l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] libre et s'enflamme spontan&eacute;ment &agrave; 150&nbsp;&deg;C. Il a &eacute;t&eacute; d&eacute;couvert en 1853 par le chimiste Jean Charles Galissard de Marignac. On le retrouve dans les [popupdefinition id=3883]aimants[/popupdefinition] permanents, en &eacute;lectronique ([popupdefinition id=334]condensateurs[/popupdefinition] [popupdefinition id=16686]c&eacute;ramiques[/popupdefinition]), en [popupdefinition id=2831]radioth&eacute;rapie[/popupdefinition] pour soulager les [popupdefinition id=17039]douleurs[/popupdefinition] li&eacute;es aux [popupdefinition id=2766]m&eacute;tastases[/popupdefinition] osseuses ou encore dans les microphones de certaines guitares &eacute;lectriques.&copy; Unknown, CC by&nbsp;1.0&nbsp;et Celso Freire, Luthier, CC by-nc&nbsp;2.0

Le samarium dans les guitares et pour soulager la douleur liée aux cancers osseux

Foyer infectieux secondaire, formé à la suite de la dissémination de cellules cancéreuses par voie sanguine ou lymphatique à partir du premier foyer (tumeur primaire ou primitive).

Comprendre la métastase : mécanismes et implications
Les métastases représentent une étape clé dans la progression du cancer. Elles surviennent lorsque les cellules cancéreuses se détachent d'une tumeur primaire et voyagent vers d'autres parties du corps. Ce processus complexe est essentiel à comprendre pour le diagnostic, le traitement et la recherche sur le cancer.

Mécanismes de formation des métastases
La formation de métastases implique plusieurs étapes distinctes. Tout d'abord, les cellules cancéreuses doivent acquérir la capacité à se détacher de la tumeur d'origine. Ce phénomène est souvent aidé par des changements dans l'expression de certaines molécules d'adhérence cellulaire. Une fois détachées, les cellules cancéreuses pénètrent dans le système circulatoire ou lymphatique, qui les transporte vers de nouveaux sites.

La survie des cellules cancéreuses dans la circulation est une épreuve ; elles doivent échapper aux attaques du système immunitaire et survivre aux forces mécaniques du flux sanguin ou lymphatique. Les cellules qui réussissent à survivre peuvent alors adhérer aux parois des vaisseaux dans des organes distants et pénétrer dans les tissus environnants, où elles peuvent commencer à former une nouvelle tumeur.

Facteurs contribuant à la métastase
Plusieurs facteurs contribuent au potentiel métastatique des cellules cancéreuses, y compris leur génétique et l'environnement tumoral. Les changements génétiques peuvent donner aux cellules cancéreuses un avantage de survie ou de motilité, tandis que l'environnement tumoral, incluant les cellules immunitaires et le stroma, peut faciliter ou inhiber la dissémination des cellules cancéreuses.

De plus, certains facteurs de croissance et cytokines dans l'environnement tumoral peuvent promouvoir la capacité des cellules cancéreuses à envahir d'autres tissus et organes. La composition du microenvironnement dans les sites secondaires joue également un rôle crucial, certains organes offrant un 'sol' plus fertile pour les 'graines' cancéreuses selon la théorie de la 'seed and soil' formulée par Stephen Paget en 1889.

Diagnostic et détection des métastases
Les métastases sont souvent détectées par diverses techniques d'imagerie médicale, telles que le scanner, l'IRM, ou la tomographie par émission de positrons (TEP). De plus, les biomarqueurs circulants, y compris les cellules tumorales circulantes et l'ADN tumoral circulant, sont de plus en plus utilisés pour détecter la présence de métastases.

Comprendre la localisation et l’extension des métastases est crucial pour la planification du traitement. Par exemple, des métastases osseuses nécessitent souvent une approche différente de celle utilisée pour des métastases au cerveau ou au foie.

Traitement des métastases
Le traitement des métastases dépend de nombreux facteurs, y compris le type principal de cancer, la localisation et le nombre de métastases, ainsi que l'état général du patient. Les options de traitement incluent la chirurgie, la radiothérapie, la chimiothérapie et les thérapies ciblées.

Récemment, l'immunothérapie a émergé comme une option prometteuse, particulièrement pour certains types de cancers avancés ayant formé des métastases. Cette approche vise à renforcer les défenses naturelles du corps contre les cellules cancéreuses. Tous ces traitements peuvent être utilisés seuls ou en combinaison, selon le cas spécifique.

Bien que la présence de métastases puisse compliquer le traitement du cancer, les avancées continues dans la recherche offrent de nouvelles espérances pour la gestion et le contrôle de cette maladie dévastatrice. Les efforts de recherche visent non seulement à mieux comprendre le phénomène de métastase, mais aussi à développer des stratégies de traitements plus efficaces et moins toxiques pour les patients.

Métastase

Appareil constitué de deux surfaces conductrices (armatures) séparées par un isolant (diélectrique) de faible épaisseur. Il est caractérisé par sa capacité électrique en farads (F).La capacité est d'autant plus grande que la surface des armatures et plus grande, que l'épaisseur du diélectrique est plus faible et que la permittivité du diélectrique est plus élevée.

Condensateur

La radiothérapie est une technique qui consiste à utiliser des rayonnements ionisants (radioactifs) dans un but thérapeutique. Elle est souvent employée dans le cadre du traitement du cancer, seule ou combinée avec d’autres méthodes. Le patient est exposé à des rayonnements afin de détruire localement des cellules cancéreuses et les empêcher de se multiplier.Radiothérapie et effets secondairesAvant la séance de radiothérapie, la tumeur à traiter est repérée précisément par imagerie 3D (scanner) afin d'orienter précisément les rayons. La séance de radiothérapie n’est pas douloureuse. Le traitement a toutefois des effets secondaires car les rayons traversent les tissus proches de la tumeur.Les effets secondaires peuvent être multiples :problèmes digestifs ;inflammations des muqueuses (nez, bouche, gorge…) ;changements d’aspect de la peau…Différentes techniques de radiothérapieIl existe différentes méthodes de radiothérapie :La radiothérapie externe, la plus fréquemment utilisée, qui consiste à administrer les rayons à travers la peau et les tissus pour irradier la région précise de la tumeur.La radiothérapie interne ou curiethérapie : des implants sont placés de manière provisoire au contact de la tumeur pour délivrer de hautes doses d'irradiation.La radiothérapie métabolique : un produit radioactif est injecté ; il se fixe de manière spécifique sur les cellules cancéreuses pour concentrer les rayons sur ces cellules. Par exemple, dans le cas du cancer de la thyroïde, de l’iode radioactif est administré et absorbé par la glande thyroïde : il libère donc son rayonnement directement dans les cellules cancéreuses.

Radiothérapie

La douleur est une sensation pénible ressentie en un point du corps. Bien que désagréable, elle est cependant importante à la survie de l’organisme, en l’avertissant d’un danger. Certaines personnes souffrent d’une maladie génétique qui réduit ou supprime la douleur : le syndrome d’insensibilité à la douleur.
Une douleur peut être :
aiguë : par exemple une main posée sur une plaque de cuisson, une coupure à un doigt, mais aussi une douleur postopératoire. C’est une douleur de courte durée ;chronique : c’est le cas de la migraine, de la fibromyalgie, des douleurs articulaires (arthrose, lombalgie…), musculo-squelettiques ou neuropathiques. Ces douleurs qui se répètent et durent sur une période de plus de trois mois peuvent favoriser une surconsommation de médicaments en cas d’inefficacité.
Les molécules de la douleur
Lors d’une douleur aiguë, les récepteurs de la douleur, ou nocicepteurs transmettent des informations vers la moelle épinière. Au niveau de la moelle épinière, des molécules sont libérées comme la substance P et le glutamate. Des neurones sont activés et le message parvient au cerveau où il est identifié comme douloureux. La substance P conduit à la libération d’histamine par les mastocytes, ce qui active des fibres nociceptives. C’est pourquoi des antihistaminiques peuvent réduire des douleurs.
Les molécules analgésiques, ou antalgiques, luttent contre la sensation de douleur : paracétamol, aspirine, opioïdes (morphine). D’autres approches peuvent être utilisées pour limiter le recours à des médicaments qui ont des effets secondaires : hypnose, relaxation, acupuncture, stimulation électrique…

Douleur

La couleur, c'est ce qui permet de différencier deux objets de formes et de structures identiques, par exemple le drapeau italien du drapeau français. C'est aussi ce qui n'est ni blanc, ni gris, ni noir. Le blanc et le noir étant les bornes de la gamme des gris neutres.
Quelquefois, la couleur est utilisée pour désigner un objet, comme dans le cas d’un tube de rouge pour parler du rouge à lèvres, par exemple. La couleur est aussi parfois confondue avec la tonalité. Par exemple dans un ton vert, il y a plusieurs couleurs vertes, plus ou moins claires ou foncées. Une couleur est unique.
Il existe deux systèmes trichromatiques (trois couleurs primaires) :
par synthèse additive, dont les couleurs primaires sont rouge, vert et bleu (RVB) ;et par synthèse soustractive, dont les couleurs primaires sont cyan, magenta et jaune (CMJ).
La couleur du physicien
La couleur, c’est aussi la sensation produite par un rayonnement physiquement défini appelé stimulus. Celui-ci pénètre dans l'œil et est capté par des millions de cônes répartis dans la rétine mais surtout concentrés dans sa partie centrale, la fovéa, siège de la vision la plus distincte.
Pour le physicien, le terme de couleur renvoie donc à la couleur spectrale, c’est-à-dire à la perception sensorielle de l’œil humain en fonction de la longueur d’onde de la lumière qu’il reçoit. Ainsi, une lumière de longueur d’onde 550 nm est perçue comme étant de couleur verte. Le spectre visible est composé des sept couleurs de l’arc-en-ciel, soit rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Le vert étant la couleur à laquelle l’œil humain est le plus sensible.
 L’œil humain peut différencier près de huit millions de nuances de couleurs. Pourtant, cet organe si avancé ne donne que peu d’informations à notre cortex pour créer une image. Alors que se passe-t-il exactement lorsque nous voyons ? Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent, avec le programme Kézako, le fonctionnement de ce surprenant organe. © Unisciel
La production des couleurs
C’est en interagissant (absorption, diffusion, réfraction, interférences ou diffraction) avec la matière que la lumière produit des couleurs. La couleur bleue du ciel est ainsi le résultat d'une combinaison de plusieurs de ces phénomènes.
L’absorption de lumière est l’un des principaux mécanismes qui entrent dans le jeu des couleurs dans la vie courante. En effet, la plupart des matériaux ont pour particularité d’absorber certaines longueurs d’ondes de la lumière. Si, par exemple, les carottes nous apparaissent orange, c’est qu’elles contiennent du bêtacarotène qui absorbe les longueurs d’ondes comprises entre le violet et le vert et réfléchit la partie du spectre allant du rouge au vert.
La couleur du physicien des particules
Le physicien des particules utilise le terme « couleur » pour désigner un nombre quantique attribué aux quarks et aux gluons. Ainsi, les quarks existent en trois couleurs : rouge, bleu et vert. Les hadrons, quant à eux, sont de couleur neutre, c’est-à-dire blancs. Cependant, aucun rapport ici avec une perception visuelle que nous pourrions en avoir.
La notion de charge de couleur a été introduite pour expliquer la coexistence des quarks au sein des hadrons, tout en satisfaisant le principe d’exclusion de Pauli. Aujourd’hui, la chromodynamique quantique joue un rôle important dans le modèle standard de la physique des particules.

Membre de la famille des terres rares, le samarium doit son nom au colonel Samarsky, qui découvrit un minerai le contenant, la samarskite, dans une mine de l’Oural.
Généralités
Symbole : SmNuméro atomique : 62Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 24, 8, 2Masse atomique : 150,36 uIsotopes les plus stables : 152Sm stable avec 90 neutrons (26,75 %), 154Sm stable avec 92 neutrons (22,75 %), 150Sm stable avec 88 neutrons (7,38 %), 144Sm stable avec 82 neutrons (3,07 %)Série : lanthanidesGoupe, période, bloc : L/A, 6, fDensité : 7,520Point de fusion : 1.072 °CPoint d’ébullition : 1.794 °C
Historique du samarium
La découverte du samarium a eu lieu en 1853 par Jean Charles Galissard de Marignac, grâce à l’observation des raies d’absorption du didynium.
Propriétés du samarium
Comme de nombreuses terres rares, le samarium est argenté. Cet élément est assez stable à l’air, mais peut s’enflammer à 150 °C de manière spontanée.
Utilisation du samarium
Le samarium est utilisé en alliage avec le cobalt dans certains aimants permanents. C’est aussi un excellent capteur de neutrons, avec des applications dans le domaine nucléaire. Certains condensateurs céramiques possèdent un diélectrique avec de l’oxyde de samarium. Une forte absorption dans le rouge peut être conférée à un verre par l’ajout d’oxyde de samarium. Les microphones de guitare électrique comprennent aussi du samarium. En médecine, le samarium 153 soulage les douleurs attribuées aux métastases osseuses.
Effets du samarium chez l’Homme
Sans rôle biologique identifié dans le corps humain, le samarium est très légèrement absorbé dans le sang puis stocké dans le foie et à la surface des eaux. Les composés de samarium solubles sont légèrement toxiques.

Samarium

Parmi les huit planètes du Système solaire, la Terre est l’une des quatre planètes telluriques, solides, de composition (roches silicatées et fer) et de densité moyenne voisines (entre 3,9 pour Mars et 6,1 pour Mercure), la densité moyenne de notre planète étant de 5,52.
Structure du globe terrestre
La densité des roches superficielles, égale à 2,7, très différente de celle de la Terre dans son ensemble, a conduit à conjecturer une composition variant avec la profondeur. En combinant la nature surtout granitique des roches de surface, celle, surtout basaltique, des roches issues des magmas rejetés par les volcans et la composition en fer et nickel de la majorité des météorites, on en vint à l’hypothèse d’une composition en trois enveloppes emboîtées. On distingua ainsi le sial — de silice et aluminium — pour la surface, le sima — de silice et magnésium —, au-dessous, jusqu’au nife — de nickel et fer —, au centre de la Terre, en un arrangement qui rend compte de la densité globale de la planète. Au début du XXe siècle, Alfred Wegener usera de cette conception avant qu’elle n’évolue vers celle de croûte-manteau-noyau.
La sismologie allait donner une mesure de ces trois enveloppes. La discontinuité de Mohorovičić, ou Moho, vers 30 kilomètres de profondeur en moyenne, marquée par la réflexion et la réfraction des rais sismiques, constitue la frontière entre la croûte et le manteau terrestre. La discontinuité de Gutenberg, vers 2.900 km de profondeur, est la limite entre le manteau et le noyau. Toutes deux portent le nom de leur découvreur (le Croate Andrija Mohorovičić et l’Allemand Beno Gutenberg), depuis 1909 pour la première, et 1921 pour la seconde. Ultérieurement, la croûte fut divisée en une croûte supérieure et une croûte inférieure, séparées par une discontinuité de Conrad, souvent discutée, tandis qu’une graine était individualisée au centre du noyau, au-delà de 5.000 km de profondeur.
La croûte fit l’objet de précisions essentielles. D’une part, la croûte océanique est différente de la croûte continentale, comme le montra Gutenberg en 1921. La première est basaltique, la seconde granitique, du moins en moyenne. D’autre part, la croûte continentale s’épaissit sous les chaînes de montagnes en une racine qui peut atteindre 70 km d’épaisseur sous la cordillère des Andes du Pérou et de Bolivie.
Une étude plus fine des vitesses de transmission des ondes sismiques dans les parties superficielles — menée dans l’archipel des Tonga, dans le sud-ouest du Pacifique, par Jack Oliver et Bryan Isacks en 1967 — allait permettre de séparer les milieux solides des milieux visqueux, les premiers conduisant les ondes sismiques plus rapidement que les seconds. Ainsi furent distinguées la lithosphère, solide, comprenant sur 100 km d’épaisseur moyenne la croûte et le manteau supérieur, et l’asthénosphère, visqueuse, correspondant au reste du manteau. Ces distinctions, qui englobent celles de croûte et de manteau, mais avec des limites différentes, constituent les fondements de la tectonique des plaques.
Puis l’application des méthodes de sismique-réflexion à écoute longue, adaptées de la sismique pétrolière, apporta des précisions sur la structure de la croûte. On citera le programme américain Cocorp (Consortium for Continental Refraction Profiling), qui eut de nombreux équivalents, dont le programme français Écors (Étude des continents et des océans par réflexion sismique).
Enfin, les progrès accomplis dans l’étude de la propagation des ondes sismiques ont permis de distinguer dans le manteau des zones chaudes, à vitesse lente, et des zones froides, à vitesse plus rapide. Cette tomographie du manteau, en trois dimensions, a ainsi authentifié la conception des courants de convection, ascendants au niveau des rides (médio)océaniques, où remonte le matériel chaud du manteau inférieur, et descendants à la périphérie des océans, où s’enfonce la lithosphère froide. Tandis que des points chauds (hot spots), dispersés à la base du manteau, déterminent des ascendances permanentes qui sont à l’origine d’un volcanisme continu.
Vue complète de la partie éclairée de la Terre par le satellite DSCOVR. © Nasa
Composition chimique de la Terre
Le deutérium, le lithium et le béryllium terrestres ont probablement été formés dans la Galaxie par action des rayons cosmiques galactiques sur le milieu interstellaire, dans la période précédant la formation du Système solaire. De la même façon, les éléments radioactifs (par exemple l’uranium ou le thorium) ont été produits par une ou plusieurs explosions de supernovae dans la Galaxie, avant la formation du Soleil. Un certain nombre d’anomalies d’abondance s’expliquent simplement par évaporation de composés volatils au cours de la formation des planétésimaux.
L’atmosphère terrestre primitive, créée en milieu réducteur, devait essentiellement consister en méthane, ammoniac et vapeur d’eau. Sa composition actuelle résulte d’une part de la dissociation de ces molécules par le rayonnement solaire, suivie de l’évaporation de l’hydrogène et des réactions subséquentes d’oxydation, d’autre part de plusieurs milliards d’années de phénomènes biologiques (assimilation chlorophyllienne) conduisant à la production d’oxygène. Certains éléments, l’hélium notamment, proviennent simplement du broyage par érosion des roches radioactives.
Fiche signalétique
Masse (kg) : 5,976 x 1024Masse (Terre = 1) : 1Rayon équatorial (km) : 6.378,14Rayon équatorial (Terre = 1) : 1Masse volumique moyenne (g/cm3) : 5,515Satellites : 1Distance moyenne du Soleil (km) : 149.600.000Distance moyenne du Soleil (Terre = 1) : 1Période de rotation (jours) : 0,99727Période de rotation (heures) : 23,9345Période orbitale (jours) : 365,256Vitesse orbitale moyenne (km/s) : 29,79Excentricité de l’orbite : 0,0167Inclinaison de l’axe (°) : 23,45Inclinaison de l’orbite (°) : 0Vitesse d’échappement à l’équateur (km/s) : 11,18Gravité de surface à l’équateur (m/s2) : 9,78Albédo géométrique visuel : 0,37Température moyenne de surface : 15 °CPression atmosphérique (bar) : 1,013Composition en volume de l’atmosphère : azote 78 %, oxygène 21 %, autres 1 %

Terre

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Le [popupdefinition id=14781]scandium[/popupdefinition] (Sc) est une [popupdefinition id=1647]terre rare[/popupdefinition] d&eacute;couverte en Scandinavie par Lars Fredrick Nilson en 1879. C'est un [popupdefinition id=4685]m&eacute;tal de transition[/popupdefinition] mou, d'aspect blanc argent&eacute;. Lorsqu'il est expos&eacute; &agrave; l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition], il devient jaun&acirc;tre ou rose. Cet &eacute;l&eacute;ment a des propri&eacute;t&eacute;s chimiques interm&eacute;diaires entre celles de l'[popupdefinition id=14515]aluminium[/popupdefinition] et l'[popupdefinition id=14817]yttrium[/popupdefinition]. La production mondiale est faible (elle ne d&eacute;passe pas quelques tonnes par an) et son prix est &eacute;lev&eacute; (10.000 dollars le [popupdefinition id=354]kg[/popupdefinition]). Il est utilis&eacute; notamment par l'industrie a&eacute;rospatiale. Il sert &eacute;galement &agrave; des syst&egrave;mes d'&eacute;clairage pour la vid&eacute;o de nuit ou en int&eacute;rieur.&copy; Alchemist-[popupdefinition id=11311]hp[/popupdefinition], Wikimedia Commons, CC by&nbsp;2.5, et Eliot Lash, GFDL

Le scandium, un métal rare au prix élevé

Le kilogramme est l’unité légale de masse, son unité SI – comprenez, celle du Système international d’unités. Son symbole : kg.La définition du kilogramme la plus récente est celle proposée par la 26e Conférence générale des poids et mesures. Elle repose sur la constante de Planck (h) dont la valeur est universelle et immuable.Les physiciens ont choisi cette constante comme base de la définition du kilogramme, car elle s’exprime en kg.m2.s-1. Or le mètre et la seconde sont précisément définis. Connaissant la valeur de la constante de Planck, h = 6,62607015 x 10-34 Js ou kg.m2.s-1, il devient donc possible de définir aussi précisément le kilogramme. À l’aide d’une balance de Kibble — appelée aussi balance du watt —, par exemple, qui permet de faire le lien entre la masse d’un objet et des propriétés électriques qui font intervenir la constante de Planck.Ici, une balance de Kibble, encore appelée balance du watt. Un instrument qui permet de mesurer de manière très précise la masse d’un objet. © Richard Steiner, Wikipedia, CC by-SA 3.0Une ancienne définition pas assez préciseRappelons que jusqu’en mai 2019, le kilogramme correspondait à la masse du prototype international en platine iridié de 1889 déposé au pavillon des Poids et Mesures (à Sèvres, Hauts-de-Seine), sous le contrôle du Bureau international des poids et mesures (BIPM), dont le représentant français est le LNE (Laboratoire national d’essai et de métrologie). D’autres prototypes, nationaux, existent dans le monde. L’étalon international détenu en France porte le numéro 35.Après la mesure effectuée en 1889, deux autres ont été effectuées pour comparer le prototype international à des prototypes nationaux d’autres pays et à des témoins, en 1946 et en 1989. Ces mesures ont mis en évidence une modification de la masse d’environ 30 microgrammes, avec une dispersion des résultats de la mesure de l’ordre de 100 microgrammes.Considérant que la précision de l’ordre de 5x10-8 de la définition du kilogramme était mauvaise, les chercheurs ont choisi de proposer une nouvelle définition, indépendante de tout objet physique.

Kilogramme

Le cheval, ou cheval-vapeur, est une unité de puissance. Son origine est historique. 
D'où vient le terme cheval-vapeur ?
À la fin du XVIIIe siècle, les chevaux étaient le moyen le plus utilisé pour déplacer des charges et servaient aussi à actionner des machines, par exemple pour remonter l’eau des puits. Avec l’invention de la machine à vapeur, il a fallu établir une conversion entre leur puissance et celle que l’on peut obtenir d’un cheval, par exemple pour répondre à ce genre de question : quelle puissance doit avoir une machine à vapeur pour remplacer un cheval extrayant l’eau d’un puits ?
Le grand savant britannique James Watt s’est, comme d’autres avant lui, attaqué à ce problème et lui a trouvé une solution. Il a pris comme référence la puissance que développe un cheval quand on lui fait remonter un certain poids d’une certaine hauteur pendant un certain temps. 
Les unités watt et cheval
Il a utilisé les unités de son pays : les livres (lb en anglais), les pieds (feet, ou ft) et les secondes. Ainsi naquit le « horsepower », puissance nécessaire pour remonter de 10 pieds un poids de 55 livres en 1 seconde. L’unité de puissance est, plus tard, devenue… le watt (W). Il est défini dans le SI (Système international) comme valant 1 newton.mètre par seconde.
Un « horsepower », ou hp, vaut 55 lb x 10 ft/s. En convertissant en mètres et en kilogrammes, on obtient 745, 699872 watts.
Le reste du monde, utilisant le système métrique, a défini le « cheval-vapeur » comme la puissance développée par un cheval pour remonter de 1 m une masse de 1 kg en 1 s. Une masse de 1 kg pèse 9,81 newtons, car la valeur du newton est donnée par l’accélération de la pesanteur (due à la gravité terrestre) et vaut, par convention (c’est une moyenne), 9,81 m/s/s.
Un cheval-vapeur du système métrique, ou cheval, vaut donc 1 s x 75 kg x 9,81 m/s/s, soit 735,49875 W.
Lorsque les moteurs à vapeur ont commencé à remplacer les chevaux, leur puissance a été exprimée en horsepowers ou en chevaux-vapeur. L’habitude perdure, et nous conservons les hp et les chevaux-vapeur, auxquels se sont ajoutés le watt électrique, les chevaux fiscaux (CV, une valeur administrative) et même, pour les automobiles, les chevaux SAE et les chevaux DIN… Alors qu’il suffirait que tout le monde compte en watts !Champ lexical : horsepower | hp

Cheval-vapeur

Les 30 éléments chimiques de numéro atomique 21 à 30, 39 à 48, et 71 à 80 constituent les métaux de transition. Ce nom provient de leur position dans le tableau périodique des éléments, qui représente l'addition successive d'un électron dans l'orbitale d des atomes lorsqu'on passe de l'un à l'autre à travers la période. Les métaux de transition sont chimiquement définis comme « les éléments qui forment au moins un ion avec une sous-couche d partiellement remplie. »
Propriétés chimiques
Les éléments de transition ont en général une forte densité, une température de fusion et de vaporisation élevée. Ces propriétés proviennent de la capacité des électrons de la couche d de se délocaliser dans le réseau métallique. Dans les substances métalliques, plus le nombre d'électrons partagés entre les noyaux est grand, plus fort est le métal.
Voici quatre caractéristiques communes des métaux de transition :
ils forment des composés colorés ; ils possèdent de nombreux états d'oxydation ; ce sont de bons catalyseurs ; ils peuvent former des complexes. 
Source : Wikipédia

Métal de transition

Métal au prix élevé, le scandium est presque aussi peu dense que l’aluminium et est classé parmi les terres rares, dont il est l’élément le plus léger.
Généralités
Symbole : ScNuméro atomique : 21Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 8, 3Masse atomique : 44,956 uIsotopes les plus stables : 45Sc stable avec 24 neutrons (100 %)Série : métaux de transitionGroupe, période, bloc : 3, 4, dDensité : 2,989Point de fusion : 1.541 °CPoint d’ébullition : 2.836 °C
Historique du scandium
L'oxyde de scandium fut isolé en 1879 par Nilsen. Cleve montra que les propriétés du scandium étaient semblables à celles d'un élément manquant de la classification périodique. Le scandium métallique ne fut pas isolé avant 1937. Il fut produit en quantité à partir de 1960.
Propriétés du scandium
Le scandium est un élément cher à cause de sa faible production mondiale. Ce métal est mou et très léger. Lorsqu'on l'expose à l'air, il prend une teinte jaune ou rose. Chimiquement, il est proche de l'yttrium.
Utilisation du scandium
L'industrie aéronautique russe utilise le scandium comme élément d'alliage avec l'aluminium, ce qui renforce ses propriétés mécaniques. Le fait que le scandium soit presque aussi léger que l'aluminium mais avec un point de fusion plus élevé en fait un candidat potentiel aux applications spatiales.
Quand on ajoute de l'iodure de scandium au sein d'une lampe à halogénure métallique, la source de lumière obtenue affiche une couleur similaire à la lumière solaire.
L'un des isotopes synthétiques du scandium, le scandium 46, est employé comme marqueur pendant le craquage du pétrole.
Effets du scandium sur la santé humaine
Le scandium est considéré comme modérément toxique. Inhalé en trop grandes quantités, il peut être à l’origine d’embolies pulmonaires. De la même manière que les autres terres rares, le scandium peut s’accumuler dans le foie.

Scandium

Des feuilles alimentaires aux cadres de certains vélos, l’aluminium est partout dans la vie quotidienne. C’est aussi le métal le plus abondant dans la croûte terrestre.
Généralités
Symbole : AlNuméro atomique : 13Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 3Masse atomique : 26,98 uIsotopes les plus stables : 27Al stable avec 14 neutrons (100 %)Série : métal pauvreGroupe, période, bloc : 13 (IIIA), 3, pDensité : 2,7Point de fusion : 660 °CPoint d’ébullition : 2.519 °C
Historique de l’aluminium
Les recherches d’Humphry Davy sur l’alun (alumen en latin) en 1807 lui font postuler la présence d’un métal autre que le sodium et le magnésium dans sa composition, qu’il baptise « aluminium ». Hans Christian Ørsted en isole une forme impure en 1825, puis Friedrich Wöhler l’isole sous forme de poussière grise. Il met aussi en évidence les propriétés de cet élément.
Propriétés de l’aluminium
Métal mou et léger, l'aluminium est néanmoins résistant avec un aspect gris mat. Celui-ci provient d'une mince couche d’oxydation (cinq à dix nanomètres) qui se forme spontanément quand il est exposé à l’air. Cette couche empêche la corrosion de progresser dans des conditions normales.
À la différence de la plupart des métaux, il est utilisable même s’il est oxydé en surface. D'ailleurs, sans cette couche d’oxyde, il serait inadapté à la plupart de ses applications. L'anodisation permet d’augmenter artificiellement l’épaisseur de cette couche d’oxydation, afin d'accroître la protection et de décorer les pièces (par coloration de la couche d’oxyde). Contrairement à l’aluminium qui est un très bon conducteur, l’oxyde d’aluminium est un excellent isolant.
La densité de l’aluminium est trois fois plus faible que celle de l’acier ou du cuivre. Deuxième métal le plus malléable et sixième plus ductile, l'aluminium est facilement usiné ou moulé. Il est paramagnétique et ne provoque pas d’étincelles. L’aluminium devient transparent dans les ultraviolets extrêmes quand il est bombardé par un laser à électrons libres.
Utilisation de l’aluminium
La légèreté et la bonne conductivité thermique et électrique de l'aluminium en font le deuxième métal le plus utilisé après le fer, aussi bien en tonnage qu'en valeur. On ajoute au métal pur fragile et mou d'autres éléments comme le cuivre ou le silicium pour former des alliages aux utilisations variées : automobile, emballage, construction, électronique, feux d'artifice, etc.
Aluminium et toxicité
L’aluminium peut s’avérer neurotoxique dans certaines situations. Les personnes exposées à l’aluminium, par exemple à la suite d’une dialyse, peuvent être sujettes notamment à des troubles du système nerveux central ou des troubles de la mémoire. On note aussi que les cellules cérébrales des patients atteints d’Alzheimer affichent une concentration en aluminium très supérieure à la normale.

Aluminium

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Le [popupdefinition id=15226]dysprosium[/popupdefinition] (Dy) est un [popupdefinition id=4451]lanthanide[/popupdefinition]. Le terme vient du grec qui signifie &laquo; difficile &agrave; obtenir &raquo;. Stable dans l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition], mall&eacute;able et [popupdefinition id=2074]ductile[/popupdefinition], il a &eacute;t&eacute; isol&eacute; en 1950. On le trouve en a&eacute;ronautique dans des [popupdefinition id=16640]alliages[/popupdefinition] de [popupdefinition id=775]magn&eacute;sium[/popupdefinition], dans certains disques magn&eacute;to-optiques, mais aussi les tabliers de protection contre les [popupdefinition id=1002]rayons X[/popupdefinition].&copy; Tomihahndorf, CC by-sa 3.0, et U.S. Department of Defense Current Photos, CC by-nc 2.0

Le dysprosium et son utilisation en aéronautique

Catalyseur essentiel de la photosynthèse chez les végétaux, le magnésium est aussi largement utilisé dans l'industrie, notamment dans les secteurs qui requièrent des alliages métalliques légers.GénéralitésSymbole : MgNuméro atomique : 12Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 2Masse atomique : 24,305 uIsotopes les plus stables : 24Mg stable avec 12 neutrons (78,99 %), 25Mg stable avec 13 neutrons (10 %), 25Mg stable avec 14 neutrons (11,01 %)Série : métaux alcalino-terreuxGroupe, période, bloc : 2 (IIA), 2, sDensité : 1,738Point de fusion : 650 °CPoint d’ébullition : 1.090 °CHistorique du magnésium Déjà connu dans l’Antiquité, le magnésium a été isolé en 1808 par Davy. Le scientifique le nomma ainsi d’après un district grec appelé Magnesia, en Thessalie, où se situaient de grandes quantités de magnésium.Propriétés du magnésiumLe magnésium est un métal d'aspect argenté ou blanc. Sa teinte se modifie doucement à l'air par la formation d'un oxycarbonate. Quand il est placé en solution, des ions Mg2+ se forment. Il a la particularité de former certains sels très solubles dans l'eau, tandis que le carbonate de magnésium précipite facilement et que l'hydroxyde de sodium n'est pas soluble.Le magnésium, s'il est débité en copeaux, s'enflamme aisément à l'air. L'échauffement et la combustion de la poudre de magnésium résultent de la simple oxydation sous l'effet du dioxygène contenu dans l'air. En outre, on trouve le magnésium dans la chlorophylle des végétaux.Utilisation du magnésiumDans l’industrie, le magnésium est souvent utilisé en combinaison avec l’aluminium pour des applications où la réduction du poids est primordiale. Le magnésium est en effet un tiers moins dense que l’aluminium. Les applications sont ainsi nombreuses dans les secteurs aéronautique et automobile. En chimie, le magnésium a longtemps été utilisé dans la célèbre réaction de Grignard afin de synthétiser des molécules organiques complexes.Le magnésium a longtemps été utilisé pour les flashs des photographes mais les ultraviolets de sa lumière sont nocifs. On retrouve aussi le magnésium dans les chauffe-plats, car l'oxydation de ce métal est fortement exothermique. En gymnastique, les athlètes utilisent le carbonate de magnésium (qu'il ne faut pas confondre avec la magnésie) pour augmenter l'adhérence au niveau des mains.Les besoins de l’organisme en magnésiumLe magnésium ne s’accumule pas dans l’organisme mais une dose journalière de 300 mg est recommandée. En effet, il sert à la formation des os et des dents ainsi qu’à la fixation du calcium. Il est également essentiel dans le transport de l’influx nerveux et dans la contraction des muscles, entre autres rôles biologiques. La spiruline, le bon plan pour sortir en pleine forme de l'hiver ! Réduction avec le code "FSCIENCES"

Magnésium

Le rayon X est un rayonnement électromagnétique composé de photons de 5 picomètres à 10 nanomètres. Utilisé dans la cristallographie et l'imagerie médicale, il fut découvert en 1895 par le physicien Wilhelm Röntgen.
Inventé en 1895 par Wilhelm Röntgen
Invention des rayons X
La découverte des rayons X est basée sur celle, en 1869, des rayons cathodiques par Hittorf : les physiciens du monde entier se penchent sur cette invention sans y trouver la moindre application pratique. En 1895, Röntgen décide de plonger un tube de Crookes dans un caisson opaque. Il se rend alors compte que le rayonnement traverse la matière, et que les éléments métalliques sont visibles en négatif. Il en déduit que les rayons sont invisibles et qu'ils sont émis dans la direction des électrons de ce tube. Ne trouvant pas de dénomination adéquate, il les nomme « rayons X » en raison de leur nature inconnue.
Un premier cliché est effectué sur la main d'Anna Bertha Röntgen le 22 décembre 1895 : à la suite d'une pose de vingt minutes, le cliché affiche clairement la bague à son doigt. Il s'agit de la première radiographie. Grâce à cette découverte, Röntgen obtient le premier prix Nobel de physique.
Utilisation des rayons X
Les rayons X peuvent être produits de deux manières : par production de transitions électroniques sur les couches internes, proches du noyau : c'est le principe de la spectrométrie de fluorescence X. Ils peuvent aussi être produits par un freinage des électrons au sein d'un tube à rayon X, sur une cible métallique : le rayonnement est dit Bremsstrahlung.
Aujourd'hui, ils sont massivement utilisés dans le domaine de la médecine, de la sécurité, au sein des aéroports notamment, mais aussi, plus récemment, dans l'imagerie précise de fossiles : ils permettent de procéder à des découpes (ou tranches) virtuelles sans toucher à leur structure. Dans l'espace, on a individualisé de très nombreuses sources de rayons X. Les sources principales de rayons X sont les supernovae, les pulsars et les quasars.

Rayon X

Le nom du dysprosium est dérivé du grec dus­prósitos, « difficile à obtenir ». Son découvreur le nomma ainsi à cause du grand nombre de tentatives nécessaires pour réussir son isolation.
Généralités
Symbole : DyNuméro atomique : 66Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 28, 8, 2Masse atomique : 160,5 uIsotopes les plus stables : 164Dy stable avec 98 neutrons (28,18 %), 162Dy stable avec 96 neutrons (25,51 %), 163Dy stable avec 97 neutrons (24,90 %), 161Dy stable avec 95 neutrons (18,91 %), 160Dy stable avec 94 neutrons (2,34 %), 158Dy stable avec 92 neutrons (0,10 %), 156Dy stable avec 90 neutrons (0,06 %)Série : lanthanidesGroupe, période, bloc : L/A, 6, fDensité : 8,551 Point de fusion : 1.412 °CPoint d’ébullition : 2.567 °C
Historique du dysprosium
Le dysprosium a été découvert par Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran en 1886 et isolé sous forme pure en 1950.
Propriétés du dysprosium
Comme de nombreux lanthanides, le dysprosium est de couleur grise, malléable, ductile et mou. On peut en séparer une fraction au couteau, et il est assez stable à l’air.
Utilisation du dysprosium
Dans l’aéronautique, la présence de dysprosium dans les alliages de magnésium rend ces derniers plus durs. Il est aussi présent dans les disques magnéto-optiques et les aimants permanents. Le dysprosium pourrait être employé comme agent de contraste en résonance magnétique nucléaire (RMN). C’est un élément qu’on retrouve aussi dans les applications de protection contre les rayons X. Il pourrait être un ingrédient des barres de contrôle dans les réacteurs nucléaires, par sa capacité à absorber les neutrons. Certaines lampes à halogénures de métaux utilisent du dysprosium.
Prix du dysprosium
L’évolution du prix du dysprosium reflète son étiquette de terre rare. En huit ans, son prix au kilogramme est passé de 10 à 320 euros (entre 2003 et 2011).

Dysprosium

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Le [popupdefinition id=15224]terbium[/popupdefinition] (Tb) est un&nbsp;[popupdefinition id=4451]lanthanide[/popupdefinition]. C'est une source non renouvelable extraite du [popupdefinition id=6009]sable[/popupdefinition] de monazite et sa production mondiale n'exc&egrave;de pas une dizaine de tonnes par an. Assez mou pour &ecirc;tre d&eacute;coup&eacute; au couteau, il est stable &agrave; l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition]. Sa fluorescence verte sert notamment &agrave; la fabrication des [popupdefinition id=10959]tubes fluorescents[/popupdefinition] pour l'&eacute;clairage et [popupdefinition id=8791]radiographie[/popupdefinition] m&eacute;dicale. Cette propri&eacute;t&eacute; est par ailleurs utilis&eacute;e par les billets d'euros afin de les prot&eacute;ger contre la falsification. Le terbium est aussi utilis&eacute; dans les [popupdefinition id=3652]piles &agrave; combustible[/popupdefinition] de certaines [popupdefinition id=13758]voitures &eacute;lectriques[/popupdefinition] comme celle sur l'image.&copy; Tomihahndorf, CC by-sa&nbsp;3.0, et&nbsp;Lil mike 2003, CC by-sa&nbsp;3.0

L'utilisation du terbium

La voiture électrique présente la particularité d’être partiellement ou totalement mue par un ou plusieurs moteurs électriques. Cependant, cette définition simple en apparence cache plusieurs concepts, dont certains sont plus communs que d’autres. Les véhicules qui les exploitent émettent des quantités différentes de CO2.
Le tout électrique ou BEV
Les BEV (pour battery electric vehicle) sont des voitures mues en tout temps par la force électromotrice d’un moteur électrique. Elle embarque donc des batteries à grande capacité qui doivent être rechargées à une borne fixe. L’engin est alors immobilisé durant plusieurs heures.
Les prolongateurs d’autonomie ou EREV
La propulsion des EREV (pour extended range electric vehicle) est totalement électrique, mais un moteur thermique couplé à un alternateur est utilisé pour recharger les batteries à grande capacité en route, et ainsi augmenter l’autonomie du véhicule.
L’hybride rechargeable ou PHEV
Les PHEV (pour plug-in hybrid electric vehicle) ont recours à un moteur thermique pour les déplacements extra-urbains. En revanche, des moteurs électriques sont utilisés pour la circulation en ville. Leurs batteries sont rechargées à l’arrêt à une borne, ou grâce à un alternateur couplé au moteur thermique.
D’autres technologies sont amenées à se développer à l’avenir. Par exemple, des voitures expérimentales embarquent déjà des piles à combustible pour alimenter leurs circuits et moteurs.

Voiture électrique

Le principe de fonctionnement de la pile à combustible repose sur l’oxydation d’un combustible (par exemple l’hydrogène) et la réduction d’un comburant (par exemple l’oxygène) aboutissant à la production simultanée d’eau, d’énergie électrique (W) et de chaleur (Q). Elle est constituée par deux électrodes (une anode émettrice d’électrons et une cathode réceptrice d’électrons), séparées par un électrolyte permettant le passage des ions. Une membrane évite la mise en contact des réactifs à l’anode et à la cathode.À l’anode, on a donc une oxydation électrochimique de l’hydrogène : H2 → 2H+ + 2e-À la cathode, on observe la réduction de l’oxygène 1⁄2O2 + 2H+ +2e- → H2OLe bilan global est alors : H2 + 1/2 O2 → H2OSelon les paramètres souhaités ou les applications, il existe différents types de piles à combustible utilisant des électrolytes et des électrodes de nature différente. La PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell, ou pile à membrane à échange de protons) est, par exemple, utilisée par tous les constructeurs automobiles car elle fonctionne à basse température et évite un chauffage préalable, permettant un démarrage rapide. Grâce à son électrolyte solide, elle a aussi une durée de vie plus longue (jusqu’à 100.000 heures) et elle est compacte, ce qui en fait également un candidat idéal pour l’électronique portable (téléphones, caméras, groupes électrogènes…). Son inconvénient : le platine, utilisé comme catalyseur aux électrodes, coûte très cher. Fonctionnement d’une pile PEMFC ﻿© Connaissance des ÉnergiesPlusieurs types de piles à combustibleAutre technologie, la MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell), dont l’électrolyte est constitué de sels fondus et qui utilise le nickel comme catalyseur, ou encore la SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), avec un électrolyte en céramique et qui offre un excellent rendement, supérieur à 80 %. D’autres piles font l’objet de recherches mais n’en sont pas encore au stade industriel, comme les MFC (Microbial Fuel Cell), qui produisent de l’électricité par digestion de microbes lors du traitement des eaux usées. À noter que si l’hydrogène est le combustible le plus largement utilisé, il est parfaitement possible d’envisager une pile à combustible fonctionnant au méthane (Direct Methanol Fuel Cell﻿), à l’éthanol ou au gaz naturel.Les différents types de piles à combustible et leur utilisation. © C.D, Futura, d’après AfhypacLes applications de la pile à combustibleLes principaux domaines d’applications de la pile à combustible sont le transport (voitures, bus, bateaux…), l’électronique (micropiles à combustible), la production d’électricité ou encore l’espace (alimentation des satellites). Silencieuses, modulaires, sans rejet de CO2 (pour les piles à hydrogène), les piles à combustible ont de sérieux atouts. Mais si l’hydrogène est produit avec des énergies fossiles (ce qui est encore aujourd’hui majoritairement le cas), le bénéfice environnemental est nul. En revanche, elle pourrait s’avérer très utile comme moyen de stockage et de production à partir des énergies intermittentes, en plein essor. Autres freins : le coût élevé du platine et les problèmes de sécurité (l’hydrogène est un gaz hautement inflammable et explosif en présence d’oxygène).

Pile à combustible

La radiographie est une technique d'imagerie polyvalente utilisée en radiologie pour produire en 2 dimensions des images détaillées de l'intérieur du corps à l'aide de rayons X. Elle sert à diagnostiquer diverses affections médicales et est réalisée par un radiologue en hôpital ou « en ville » ; la radiographie utilise les rayons X. Par extension, le terme « radiographie » désigne également le cliché radiographique.Bien que d'autres techniques d'imagerie plus avancées soient de plus en plus utilisées dans la pratique médicale, la radiographie conserve son rôle crucial en raison de sa simplicité, de sa rapidité et de son coût relativement bas, ce qui en fait une méthode précieuse dans de nombreuses situations cliniques.Découverte de la radiographieLa radiographie a été découverte en 1895 par le physicien allemand Wilhelm Conrad Röntgen. Il a remarqué que lorsque des rayons X traversaient un objet, ils créaient une image sur une plaque photographique. Cette découverte a révolutionné la médecine en permettant aux médecins de voir à l'intérieur du corps humain sans avoir à pratiquer une intervention chirurgicale.Un dispositif pour la radiographie au début du XXe siècle (cliché datant d'environ 1900). © René Hourdry, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0Les applications de la radiographieLes applications de la radiographie sont nombreuses et variées. Elle est utilisée dans les domaines de la médecine, de l'industrie, de la sécurité et de la recherche scientifique.Dans le domaine médical, la radiographie est utilisée pour diagnostiquer diverses affections médicales, notamment les fractures osseuses, les infections pulmonaires, les maladies dentaires et les anomalies du système digestif. Grâce à la radiographie, il est possible de visualiser un organe ou une partie du corps sur une pellicule photosensible : radiologie osseuse, articulaire ou rachidienne, radiologie pulmonaire, urinaire ou encore digestive, ASP (pour Abdomen sans préparation)…, ses champs d’application sont multiples. Elle est également utile pour guider les interventions chirurgicales.La radiographie permet de suivre l'évolution des maladies et d'évaluer la progression des traitements. En cas d’exploration spécifique (du tube digestif ou d’un organe richement vascularisé par exemple), le médecin peut décider l’injection préalable d’un produit de contraste. Celui-ci permet d’améliorer la lisibilité des clichés.Dans le domaine de l'industrie, la radiographie est utilisée pour inspecter les soudures et les pièces mécaniques afin de détecter d'éventuels défauts ou anomalies. Les rayons X peuvent traverser les matériaux et créer des images détaillées de l'intérieur des pièces, permettant ainsi de détecter les défauts de soudure, les fissures, les inclusions et les porosités. Cette technique est souvent utilisée dans les industries de l'aérospatiale, de l'automobile, de la construction navale et de la fabrication de pipelines. La radiographie est une technique d'imagerie polyvalente qui peut être utilisée dans de nombreux domaines, notamment dans la sécurité pour inspecter les bagages dans les aéroports. © Chalabala, Adobe StockDans le domaine de la sécurité, la radiographie est utilisée pour inspecter les bagages et les colis suspects afin de détecter la présence d'objets dangereux ou illicites. Les rayons X peuvent traverser les matériaux et créer des images détaillées de l'intérieur des bagages et des colis, permettant ainsi de détecter les armes à feu, les explosifs, les drogues et autres objets interdits. Cette technique est souvent utilisée dans les aéroports, les gares et les bâtiments gouvernementaux.Principe et fonctionnement de la radiographieLe principe de la radiographie repose sur l'utilisation de rayons X pour créer des images détaillées de l'intérieur du corps. Les rayons X sont des ondes électromagnétiques à haute énergie qui peuvent traverser les tissus mous du corps, mais sont absorbés par les tissus plus denses tels que les os et les dents. Les rayons X sont produits en accélérant des électrons à haute vitesse à travers un tube à rayons X.Les rayons X sont utilisés en radiographie parce qu'ils ont la capacité de traverser la matière, et donc de visualiser les structures internes du corps humain. Les rayons X ont une longueur d'onde plus courte que la lumière visible, ce qui leur donne suffisamment d'énergie pour pénétrer les tissus mous du corps humain, mais pas assez pour traverser les os ou les dents.Lorsqu'un faisceau de rayons X traverse le corps humain, il est absorbé à des degrés divers par les différents tissus. Les tissus plus denses, tels que les os, absorbent plus de rayons X que les tissus mous, tels que les muscles et les organes internes. Les rayons X qui traversent le corps sont ensuite captés par une plaque photographique ou un détecteur numérique, créant ainsi une image détaillée de l'intérieur du corps.

Radiographie

Un tube fluorescent est un type de lampe électrique qui produit de la lumière grâce à une décharge électrique contenue dans un tube. 
Description et utilisation du tube fluorescent
Majoritairement utilisés pour les éclairages industriels, pour les enseignes de magasins, dans les grandes surfaces ou dans les bureaux, les tubes fluorescents permettent d'envoyer une lumière blanche ou colorée. Le tube fluorescent se compose d'un mélange d'argon et de vapeur de mercure à basse pression. Il est à différencier du tube au néon, qui lui ne permet d'obtenir que la couleur rouge.
Principe du tube fluorescent
Sa lumière est produite grâce à un double processus. Le premier consiste à une ionisation d'un mélange gazeux grâce à un courant électrique qui va produire des ultraviolets. Ces ultraviolets vont ensuite être transformés en lumière visible par un mélange de poudres fluorescentes qui se répercuteront sur la surface interne du tube. La composition de cette surface interne du tube déterminera donc la couleur produite par le tube fluorescent.

Tube fluorescent

Le sable est un matériau granulaire composé de particules (quartz, micas, feldspaths) issues de la dégradation de roches. La dimension des grains de sable est comprise entre 1/16e de millimètre et 2 millimètres.
Sable artificiel
Le sable peut également être obtenu de façon artificielle, par découpage et/ou broyage mécanique de roches. Ses grains sont généralement plus anguleux que ceux du sable naturel qui ont été soumis au lissage du vent et de l’eau.
Propriétés physiques du sable
Les matériaux granulaires comme le sable, notamment lorsqu’ils sont secs, présentent des propriétés physiques tout à fait particulières. Des propriétés qui se situent à mi-chemin entre celles des fluides et celles des solides. Ainsi, par exemple, le sable épouse-t-il parfaitement la forme du récipient dans lequel on va le verser, tout comme le ferait l’eau. En revanche, il peut s’écouler par avalanches successives si la pente dépasse un angle de 30 degrés.
Économie du sable
Le sable est l’un des matériaux les plus utilisés au monde. Il sert entre autres de matière première pour la fabrication du verre. Il est également utilisé comme abrasif dans le processus de nettoyage industriel de pièces métalliques. D’un point de vue touristique, il réjouit les vacanciers qui se dorent sur les plages de sable fin et les enfants qui se régalent à construire des châteaux de sable.

Sable

Le terbium tient son nom du village d’Ytterby, dans les environs de Stockholm (Suède), et a été découvert en même temps que l’ytterbium et l’erbium.
Généralités
Symbole : TbNuméro atomique : 65Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 18, 27, 8, 2Masse atomique : 158,93 uIsotopes les plus stables : 159Tb stable avec 94 neutrons (100 %)Série : lanthanides Groupe, période, bloc : L/A, 6, fDensité : 8,23Point de fusion : 1.356 °CPoint d’ébullition : 3.230 °C
Historique du terbium
Le terbium a été détecté par Mosander en 1843 en tant qu’impureté dans l’oxyde d’yttrium. Il a été isolé sous sa forme pure uniquement dans les années 2000, grâce aux techniques d’échange d’ions.
Propriétés du terbium
Le terbium est aussi malléable, ductile et mou que la plupart des lanthanides. Ce métal gris est stable à l’air et se présente sous deux formes allotropiques. Un changement de phase est observé à 1.289 °C.
Utilisation du terbium
On emploie le terbium dans la confection d’écrans à rayons X. Pour les piles à combustible, il est utile pour stabiliser des cristaux de dioxyde de zirconium. Enfin, le terbium est également employé en tant que substance phosphorescente verte pour les tubes cathodiques. L’alliage Terfenol-D, qui contient du terbium, du dysprosium et du fer, possède la plus importante magnétostriction parmi tous les alliages.
Le terbium, une terre rare
Le terbium semble mériter son appellation littérale de terre rare : des chercheurs du CNRS avaient prévu l’épuisement des réserves de cet élément pour 2012…

Terbium

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L'[popupdefinition id=15230]erbium[/popupdefinition] (Er) est un&nbsp;[popupdefinition id=4451]lanthanide[/popupdefinition]. &Agrave;&nbsp;l'&eacute;tat naturel, il&nbsp;est form&eacute; de six [popupdefinition id=179]isotopes[/popupdefinition] stables. C'est l'une des [popupdefinition id=1647]terres rares[/popupdefinition] les plus abondantes avec une concentration dans l'&eacute;corce terrestre d'environ 3,5 grammes par&nbsp;tonne. Il est notamment utilis&eacute; pour les [popupdefinition id=1989]lasers[/popupdefinition] chirurgicaux, en particulier en [popupdefinition id=12969]dentisterie[/popupdefinition]. Il sert de colorant pour le verre et la porcelaine auxquels il donne une teinte rose. Il sert aussi dans les amplificateurs optiques des r&eacute;seaux de t&eacute;l&eacute;communications longue distance. Sur l'image : utilisation d'un laser par le [popupdefinition id=2147]Very Large Telescope[/popupdefinition], dans le [popupdefinition id=16017]d&eacute;sert[/popupdefinition] d'Atacama, au Chili.&copy; Tomihahndorf CC by-sa&nbsp;3.0 et&nbsp;Eso/G. H&uuml;depohl, CC by&nbsp;4.0

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