Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

20/11/2016 1 Plan du cours Importance des matériaux à travers l’histoire Classi

20/11/2016 1 Plan du cours Importance des matériaux à travers l’histoire Classification des matériaux Matériaux et environnement Choix des matériaux Changements d’état des matériaux Comportement des matériaux en dégradation Génie des Procédés Procédé d’élaboration du Zinc Propriétés des matériaux SCIENCES DES MATERIAUX & GÉNIE DES PROCÉDÉS 1 ère Année MASTER Pr. Amine EZZAHI E-mail: mr.ezzahi@gmail.com Historique Découverte du feu : - 790 000 ans Poterie, Métallurgie, teinture, savon Antiquité : Production artisanale Verre, bière, porcelaine … IV es. av. J.C. à la Renaissance : L’alchimie Moyen-âge : Procédés manuels Georg Bauer dit Agricola (1494 - 1555) est le fondateur de la chimie métallurgique. XVIIIème siècle : La chimie moderne - Lavoisier XIXème siècle : La chimie industrielle - procédé des chambres de plomb Un exemple : Le savon Égypte ancienne, on se frottait le corps avec une pâte de cendres et d'argile. En -2000, les Sumériens fabriquaient déjà une pâte faite d'huile, d'argile et de cendres qui ressemblait fort à un savon mou. Au IVème siècle, on retrouve une pâte de cendres et de graisse animale sous le nom étymologique " sapo " d'origine gallo-romaine. Renaissance et durant trois siècles, Le savon alors est la résultante d'un alcali (al-qâli = cendres en arabe), mélangé à un corps gras. La graisse animale est remplacée par de l'huile d'olive Salsola soda Na2CO3 Na2CO3 Schéma de production de Carbonate de Sodium Les domaines de la chimie industrielle Dans le domaine industriel, il existe plusieurs disciplines mais il y’a quatre piliers fondamentaux qui concernent la chimie : la chimie de base (organique et minérale), la parachimie, la pharmaco-chimie, la métallurgie chimique. Le but est l’obtention de grands intermédiaires de la chimie minérale et organique à partir de quelques dizaines de matières premières Ex : Sels, solvants, monomères, minerai … La chimie de base (organique et minérale) La chimie organique: Actuellement, près d’un million de composés sont obtenus par synthèse organique, parmi lesquels rares sont les produits naturellement présents dans la nature. La chimie minérale: Aussi appelée chimie inorganique, elle s’intéresse aux molécules synthétisées à partir des éléments du tableau de Mendeleïev autres que C, H et O. Les applications sont celles liées à l’industrie du verre, des matériaux céramiques, de la fabrication de pile … La parachimie La parachimie ou chimie de formulation est un secteur industriel qui conditionne des produits issus de l’industrie chimique sous une forme utilisable par le consommateur final. • Les Peintures, Colles, Encres et Résines ; • Les Savons, Détergents et produits d’entretien ; • Les Cosmétiques et Parfumerie ; • Les Huiles Essentielles ; • Les Gaz Industriels ; • Les Pesticides ; • Les Explosifs. La pharmaco-chimie Appelé aussi chimie thérapeutique, ayant pour objet la conception et la synthèse de molécules à visées thérapeutiques et médicales. C'est l’une des industries les plus rentables. Produits pharmaceutiques et médicaux, Applications sanitaires, Drogues…, Produits cosmétiques, Ethanol, solvants… La métallurgie chimique La métallurgie chimique ou hydrométallurgie est l’art d’extraire les métaux de leurs minerais. Les différents métaux traités par hydrométallurgie sont le zinc, le nickel, le cuivre, le cobalt, le chrome, le manganèse … Les différents produits: Aciers et Fontes, Alliages ferreux et non ferreux, Les sulfates, Les oxydes… Matières Premières Les matières premières sont des éléments disponibles dans la nature et l’être humain peut les utiliser pour sa consommation directe, pour créer des produits et pour satisfaire ses besoins énergétiques. Les matières premières ont trois provenances : animale (viande, poisson, laine, lait...), végétale (coton, bois, fruits...) et minérale (métaux, roches, eaux souterraines, etc.). LES SCIENCES DES MATERIAUX Sont l’étude des relations entre la structure (organisation atomique et moléculaire) et les propriétés des différents matériaux dans leur état physique (solide, liquide ou gaz) et qui définissent leur comportement. Elle est complétée par le génie des matériaux (procédés de fabrication et mise en forme) Un matériau est une forme transformée solide de la matière naturelle pour la conception d’objets (outils et armes) par la maîtrise des techniques d’élaboration et de mise en œuvre définie par trois fonctions: Dimensionnement Forme géométrique Aspect économique relatif à son prix. Les matériaux ont de tout temps défini:  Niveau de développement;  Civilisation;  Mutations technologiques. Dans toutes les spécialités dans l’activité des populations humaines. Ère de la civilisation humaine Au cours de l’histoire, l’utilisation directe de matières premières naturelles (pierre, bois ,bronze et fer) étaient leurs outils et armes. Cette utilisation s’est progressivement étendue à des matériaux de plus en plus perfectionnés , comme le choix des aciers pour la construction mécanique ou le choix du silicium pour la fabrication des circuits intégrés. La fabrication de nouveaux armements a partir de matériaux nouveaux été à l’origine de l’innovation technique dans beaucoup de domaines. Il est définie en tout temps en termes de matériaux desquels les armes et les outils sont fabriqués. • Âge de pierre; • Âge de bronze; • Âge de cuivre; • Âge de fer; • Ère du silicium dans la deuxième moitié du vingtième siècle par la technologie du silicium en électronique les polymères et matériaux légers et économiques, devrait marquée cette période comme l’ère du silicium. Classification des matériaux Les matériaux sont classés suivant différents critères tels que leur: Composition ; Structures atomiques et nature des liaisons; Propriétés. Il existe de nombreux minéraux différents. On peut les classer en trois groupes : métalliques, non métalliques et énergétiques. Les minéraux métalliques sont l’or, l’argent, le cuivre et le fer. Les minéraux non métalliques sont le calcaire, le marbre, le gypse et la silice et beaucoup sont utilisés dans la construction. Les minéraux énergétiques sont ceux qui produisent de l’énergie. Par exemple le charbon, le gaz, le pétrole et l’uranium. Les ressources minérales se trouvent dans le sous-sol de la Terre. L’industrie minière est l’activité qui nous permet de les extraire. Les minéraux se trouvent dans des gisements qui peuvent être de deux types : des mines à ciel ouvert ou des mines souterraines. Classification suivant la nature des liaisons et sur les structures atomiques Matériaux composites Classification suivant la nature des liaisons et sur les structures atomiques Les trois classes de matériaux: métaux, céramiques et polymères • Métaux et Alliages (liaisons métalliques) • Polymères organiques (liaisons covalentes et liaisons secondaires) • Céramiques (liaisons ioniques et liaisons covalentes) Aciers Aluminium; or Métaux et alliages Bronze; fontes ……... Verres bétons Céramiques, verres céramiques techniques (alumine, diamant,.. Porcelaine Matrice céramique Matériaux Composites Matrice métallique matrice polymère Elastomères (caoutchouc, silicones.. Polymères, Thermoplastiques (polystyrene,polyéthylène,PVC Thermodurcissables (résines) Mousses (polystyrène expansé) Bois; soie Matériaux Naturels coton, cuir papier Le Tableau periodique Classification de Mendeleïev (1869) Ne connaissant que 63 éléments à l'époque, Mendeleïev a proposé un classement de ces éléments par ordre de masse atomique croissante : De gauche à droite le long d'une ligne et d'une ligne à une autre. Les éléments ayant des propriétés chimiques semblables dans une même colonne. Classification periodique moderne Le tableau périodiques est dressé sur la base des numéros atomiques Z croissants. Le tableau périodique actuel (118 éléments) comporte 7 périodes (lignes horizontales) et 18 colonnes (lignes verticales). Une période est définie par le nombre quantique principal n n = 1 première période , n = 2 deuxième période etc. Tableau périodique des éléments les principales familles du tableau périodique 24 •Famille des alcalins (groupe IA) : cette famille est constituée de tout les éléments dont la configuration électronique est de type ns1. Ces éléments donnent des cations monovalents Li+, Na+, K+, … •Famille des alcalino-terreux (groupe IIA) : cette famille est constituée de tout les éléments dont la configuration électronique externe est de type ns2. Ils donnent des cations bivalents Mg2+, Ca+2, …. •Eléments de transition (groupes IIIB à IIB) : ce sont les éléments qui possèdent des orbitales (d) complètement ou partiellement remplies. • Eléments des triades : ces éléments constituent le groupe VIIIB. On distingue 3 types de triades : Triade du Fer (Fe, Co, Ni) Triade du Palladium (Ru, Rh, Pd) Triade du platine (Os, Ir, Pt) 25 •Famille des halogènes (groupe VIIA): cette famille est constituée de tout les éléments dont les configurations électroniques externes sont de type ns2np5. •Famille des gaz rares (groupe VIIIA ou zéro 0) : cette famille est constituée de tout les éléments dont la configuration électronique externe de la forme ns2np6. •Eléments des terres rares : ces éléments possèdent les orbitales f en cours de remplissage. On distingue : les éléments qui correspondent au remplissage de l’orbitale 4f qu’on appelle les Lanthanides (éléments suivant le Lanthane 57). les éléments qui correspondent au remplissage de l’orbitale 5f sont appelés les actinides (éléments suivant l’Actinium 89). Caractéristiques atomiques et périodicité 26 1- Propriétés physiques et chimiques des éléments. Trois catégories : Les métaux -Ils sont situés à gauche et au centre de la classification périodique : blocs s (hormis H), d, f et une moitié du bloc p (en bleu-clair sur la figure du tableau périodique : ex. Al, Sn, Pb, Bi, Po ...). -Ils sont tous solides à température ambiante (25°C), excepté le mercure (80Hg) qui est liquide. - Ils sont bons conducteurs de uploads/Industriel/ sciences-des-materiaux-et-genie-des-procedes-mode-de-compatibilite-recuperation-automatique.pdf