Yvon Gervaise à l'honneur

  • Yvon Gervaise à l'honneur

Installation de Monsieur Yvon GERVAISE à l’Académie des Sciences, des Belles Lettres et des Arts de ROUEN

 

 

yvon gervaise2

 

 

QUELQUES MOTS SUR L’ACADÉMIE

L’Académie des Sciences, Belles Lettres et Arts de Rouen a été créée en 1744, elle compte des membres de toutes disciplines, le mot arts s’entendant au sens encyclopédique comme le mot technique, l’Académie publie ses travaux dans ses précis analytiques édités depuis 1744 et accessible sur le Web www.academie1744-rouen.fr

Réception de Monsieur Yvon GERVAISE

Discours en remerciement

 

La matière dans sa composition et ses interactions

Qui peut faire parler la matière ?

N’est-ce pas le rôle du chimiste analyste, de l’Ingénieur et de l’expert chimiste ?

Y aurait-il une unité de construction derrière la multiplicité des phénomènes, la diversité des matériaux et la variété des corps ?

Les chimistes et les physiciens ont découvert que oui : Tous les objets matériels qui nous entourent ont en commun d’être constitués de la même entité élémentaire avec laquelle nous allons faire connaissance : l’atome.

Déjà le philosophe grec Aristote professait selon la théorie de l’hylémorphisme : que tout corps résulte de principes distincts et complémentaires : la matière et la forme.

L’atome et la molécule unité de construction de la matière (fig 1)

Empruntons cette voie qui consiste à doubler la matière par autre chose que son apparence première, c’est ce qui a fondé la démarche scientifique du chimiste et du physicien.

 

figure 1

Figure 1. L’atome et la molécule

 

La compréhension de la matière s’organise donc autour de la connaissance de l’atome.

L’atome est le plus petit morceau de matière insécable.

Cette idée bien avant de s’imposer aux scientifiques nous vient des philosophes de l’Antiquité : (fig 2)

 

figure 2

Figure 2.  Le paradigme chimique 

Démocrite, 400 av. J.-C. considérait que l’univers est fait d’atome et de vide.

Ils partaient de l’idée que la matière ne pouvait se diviser à l’infini, qu’il devait y avoir une limite en-deçà de laquelle plus aucune coupure n’est possible.

Comment donc caractériser les atomes ?

-       Par leur façon d’absorber ou d’émettre de la lumière ou des rayonnements.

Est ainsi née la physique et la chimie quantique.

La lumière comme la matière sont constituées de graines de particules, ce sont les photons et ces notions que certaines interactions ne peuvent s’opérer qu’à une quantité donnée par paquet, les Quanta ainsi est défini le principe central de la physique et de la chimie quantique.

L’effet photo électrique découvert par Hertz en 1881 en est le révélateur, théorisé plus tard par Einstein.

Peut-on voir un Atome ?

Aucune image n’est capable de représenter un objet quantique. Pour voir les atomes, on utilise la diffusion des photons due à l’excitation par une source d’énergies de ces mêmes atomes émis lors de la transition des électrons de ces atomes d’un état excité à un état de repos, c’est le principe de la spectrométrie d’émission atomique.

Le nombre d’électrons périphériques d’un atome caractérise celui-ci et détermine sa place dans la classification périodique de Mendeleïev (fig 3) et définit l’élément chimique, ainsi l’élément et atome carbone possède-t-il 6 électrons, l’azote 7 électrons et l’oxygène 8 électrons.

 

Figure 3

Figure 3. La classification périodique de Mendeleïv

Interaction de la matière à l’échelle de l’atome et du noyau de celui-ci (fig 4)

Quelle est la nature des forces en présence dans cette matière agitée, quelle est la nature de cette interaction ?

L’interaction électromagnétique au niveau fondamental assure la cohésion des atomes et des molécules qui gouvernent toutes les réactions chimiques et aussi des phénomènes optiques.

La lumière étant structurée en photon (grain d’énergie), d’autres interactions existent à une échelle encore plus petite, il s’agit de l’interaction nucléaire, cette fois seulement au niveau du noyau de l’atome. En 1920 l’avènement de la chimie quantique pose les principes pour rendre compte du comportement bizarre de la matière à cette échelle de l’infiniment petit des atomes et des particules. Des concepts radicaux furent inventés qui conduisent physiciens et chimistes à penser autrement la matière, ses interactions et ses lois à partir du formalisme mathématique.

 

Figure 4

Figure 4. Interactions atomiques

La nature vraie est écrite en langue mathématique.

Force est de constater que les physiciens écrivent des équations, les chimistes des formules.

Einstein n’a-t-il pas déclaré : « Comment est-il possible que la mathématique, qui est un produit de la pensée humaine et indépendante de toute expérience, puisse s'adapter d'une si admirable manière aux objets de la réalité ? »

Le monde serait en quelque sorte un écho physique dégradé de la pureté mathématiques qui le tiendrait sous sa coupe.

Penser la matière, matière à penser. Que nous en ont dit les philosophes ?

Baruch Spinoza au 17ème siècle professait qu’il n’y avait qu’un seul univers mais qui se donne sous deux modalités différentes :

- D’un côté un univers matériel et spatial

- De l’autre un univers contenant les lois, les principes, les règles mathématiques, physique-chimie qui sont accessibles par la pensée.

Par ce deuxième mode (monde intelligible et non le monde sensible) nous avons accès aux lois de la matière cette médiation nous permet la compréhension vraie de l’univers.

En effet depuis 4 siècles nous ne devons pas oublier que la science repose sur deux piliers : la théorisation et l’expérimentation.

La matière dans son unité de base n’est pas immuable

Il se passe quelque chose au cœur du noyau de certains atomes composé de neutrons et de protons, des forces inconnues jusqu’alors y sont à l’œuvre, c’est la découverte de la radioactivité. (fig 5)

 

Figure 5

Figure 5. La radioactivité

- De quoi sont fait ces rayonnements émis par l’uranium ou le radium ?

- À quoi ces radios-éléments empreintent-ils l’énergie qu’ils émettent suivant une loi aujourd’hui établie ?

La radioactivité n’est devenue compréhensible que lorsque les physiciens dans les années 30 ont compris que les particules constitutives du noyau de l’atome, protons et neutrons, entretenaient des relations mutuelles assez compliquées… dans un espace très exigu.

En effet les protons ont une charge électrique positive qui les fait se repousser mutuellement par le biais de la force électrique alors même qu’ils sont très proches les uns des autres.

Ce qui est le cas au sein d’un noyau alors une force très puissante - la force nucléaire - tend au contraire à les maintenir ensemble.

- Ainsi si dans un noyau les protons et les neutrons sont en nombre tel que la force nucléaire et la répulsion électrique se compensent alors ce noyau est stable.

- Dans le cas contraire c’est-à-dire si le nombre de protons et de neutrons ne permettent pas l’équilibre entre les forces d’attraction et de répulsion alors le noyau est radioactif (exemple le noyau du radioélément Uranium 235 instable). (fig 6)

 

Figure 6

Figure 6. Radioactivité de l’Uranium

Ce qui signifie qu’un radioélément finit toujours par se désintégrer au bout d’une durée de temps d’autant plus courte que le déséquilibre entre les forces est important.

E=mc2 Quelle signification ?

En septembre 1905 le jeune Einstein en prolongement de sa théorie de la relativité émet cette formule.

Celle-ci signifie qu’un corps émettant des ondes électromagnétiques perd aussi nécessairement de la masse. (fig 7) C’est la loi de la perte de masse qui n’est perceptible qu’à certaine échelle de grandeur car fonction d’une constante universelle C (vitesse de la lumière).

 

Figure 7

Figure 7. Loi de la perte de masse

Einstein a ainsi expliqué que la masse d’un corps représente aussi une mesure de son contenu en énergie. En conséquence si un corps perd de l’énergie sous n’importe quelle forme il perd aussi de la masse. Nous avons là un principe d’équivalence entre masse et énergie.

Pourquoi nous ne percevons pas ce principe pas dans la vie quotidienne?

Tout simplement car cela est disproportionné au regard des ordres de grandeur avec lesquels nous sommes familiers

- alors où trouver un exemple ? (fig 8)

 

Figure 8

Figure 8. La fission atomique

Le processus de fission du noyau extrêmement petit du noyau de l’uranium dans une centrale nucléaire :

Quittons cette échelle atomique, nucléaire, pour l’échelle macroscopique par une transition surprenante : le choix d’un bon millésime.

 

Figure 9

Figure 9. Utilisation de la radioactivité

La décroissance radioactive dans le temps des éléments de fissions Césium 137 résultant de l’opération « Gerboise » essais nucléaires subsaharien des années cinquante est à l’origine d’une technique officielle en Spectrométrie Gamma d’authentification des millésimes des vins de Bordeaux et constitue une méthode imparable de la détection de fraude (fig 9).  

À quoi servent les analyses ?

Panorama de quelques méthodes d’analyse et des possibilités qu’elles offrent dans leurs applications :

-       La nature de la matière sera tantôt caractérisée par son spectre ainsi l’application de la spectrométrie infrarouge pour identifier les fonctions chimiques présentes dans une matière inconnue.

-       L’origine d’un produit sera déterminée par le dosage isotopique.

-       La caractérisation d’une pollution par son profil chromatographique

-       l’authentification sera utilisée par la même technique chromatographie couplée à un spectromètre de masse (fig 10) ainsi on authentifiera et dosera une huile essentielle, une substance active.

 

Figure 10

Figure 10. Spectrométrie de masse

-       La nature d’un dépôt minéral sera déterminée par son profil élémentaire établi en spectrométrie d’émission atomique.

-       La nature et la pureté d’un matériau métallique ou d’un bijou est obtenue par une méthode non destructive la Fluorescence X.

Vous saurez ainsi si le bijou offert était constitué d’or 18 carats ou 12 carats étant rappelé que 1 carat correspond à 1/24, 18 carats signifie donc une composition à 75% d’or, 12 carats comme parfois en Espagne signifie 50 % d’or. Dans d’autres cas cette technique permet d’établir la richesse d’un minerai, la composition d’un ciment, la constitution d’un minéral ou d’une pierre précieuse.

Composition, interaction et confrontation avec la matière : l’intervention de l’expert chimiste

Vient le moment de la confrontation ... avec la matière. C’est l’essence de la mission de l’expert chimiste.

Par des investigations techniques sur la matière et un raisonnement scientifique,

-       l’expert éclaire le juge sur la matérialité d’un désordre et établit des liens de causalité.

-       L’expert utilise pour cela ses connaissances et suit la molécule à la trace,

-       prenant alors en compte les interrelations industrie - environnement -consommation - santé.

Ainsi l’expertise d’une pollution prendra en compte trois facteurs : la source, le vecteur, la cible.

Quelle est la clé du processus d’investigation de l’expert chimiste ?

C’est le fait que tout phénomène, tout produit, tout procédé industriel possède une signature chimique ou biochimique qu’il doit reconnaître et corréler.

Quel en est le résultat ?

L’expert est ainsi en capacité :

1- d’apporter une réponse sur la qualité et la sécurité d’un produit et de sa conformité

2- d’évaluer le risque éventuel présenté par un produit, une substance, une molécule

3- d’apprécier la qualité d’exploitation d’une installation industrielle au regard des exigences environnementales et sanitaires.

Quels moyens utilise l’expert chimiste ?

 - le laboratoire avec ses techniques d’analyses sophistiquées associées à des banques de données pour l’interprétation des résultats

 - son approche globale permettant de contextualiser et de corréler les faits et les constats en reliant connaissance des produits, de la matière première, des molécules aux phénomènes chimiques et physico-chimiques qui les animent.

Quel est aujourd’hui le champ d’investigation de l’expert chimiste et son évolution ?

Les évolutions technologiques, les attentes et les nouvelles préoccupations de plus en plus prégnantes en matière de qualité, de performance, de sécurité, de santé et de développement durable des différents acteurs créent un besoin de recourir et faire appel à l’expert.

Aussi voit-on l’expert intervenir tout au long du cycle de vie de la matière où d’un produit de sa conception, de sa mise en œuvre puis de son utilisation, sa consommation jusque son élimination.

Quelle en est la nécessité ?

1-    le besoin de vérité et de réassurance.

« Si les techniques expertales se développent et se perfectionnent c’est qu’elles répondent à cette nécessité et ce besoin de vérité des opérateurs privés ou publics dont les tribunaux »

2- accompagnement d’un contexte technologique en pleine effervescence

3- la réponse aux exigences sociétales, clients et consommateurs qui se traduisent par de nouveaux règlements Européens apparus la dernière décennie :

 a) Le règlement REACH concernant l’évaluation et l’autorisation des produits chimiques

 b) Le Règlement nutrition - santé pour l’étiquetage des aliments

 c) La directive européenne Eau

L’expertise est une veille et une recherche permanente

Avec le développement en laboratoire de nouveaux protocoles analytiques, le public s’interroge aujourd’hui sur les nanomatériaux et leur présence dans des produits de consommation.

Les Nanomatériaux sont des matériaux fractionnés en particules de la taille du nanomètre 1/Millionième de millimètre ! (le nanomètre)

-       À cette dimension la matière des propriétés particulières ainsi l’or sous forme de Nano matériaux apparaît rouge, sa réactivité chimique augmente

-       ou l’oxyde de titane pigments blanc est devenu transparent dans les protections solaires.

Nous développons actuellement une méthode, curieusement nous allons parvenir à caractériser et déterminer la présence de ces nanomatériaux par une mesure de taille de particule indirecte associant un spectromètre d’émission atomique couplé à un plasma et en utilisant un algorithme.

LE LABORATOIRE DU FUTUR

Nous venons ainsi d’évoquer à travers ce robot l’avènement de notre Laboratoire du futur.

En effet dans un travail collaboratif ; mathématiciens et codeurs ont pris place aux côtés des chimistes pour créer des robots logiciels qui permettent de résoudre des problèmes complexes tant dans le process d’analyse que dans l’interprétation des résultats.

Les robots logiciels mettent en œuvre des algorithmes (suite d’opérations effectuées dans un ordre précis) que nous avons conçus et développés.

L’intelligence artificielle, un nouvel outil, vient de franchir les portes du laboratoire

Sur cette note futuriste je voudrais aborder la conclusion de ce discours de réception à l’Académie pour vous convaincre que dans notre art, tradition et modernité se conjuguent harmonieusement.

Comme hier, aujourd’hui, toute procédure scientifique se révèle une procédure d’interrogation de la matière, « l’ambition du chimiste n’est-elle pas de lever un voile sur la beauté des concepts et entrevoir une nature pleine de lois cachées au-delà de l’indicible et l’indéchiffrable. »

Nos sociétés modernes ont un besoin impérieux de nombreux et talentueux chimistes pour relever les défis considérables qui se posent à elles.

Chers académiciens, chers collègues, chers amis,

En vous entretenant des lois de la composition et d’interaction de la matière j’ai voulu vous la faire parler ! Je ne sais si j’y suis parvenu !

Aussi je ne terminerai pas ce discours sans évoquer Rouen : ici se conjugue au passé, au présent et au futur sous toutes ses formes : formation, recherche, innovation et industrie,

une tradition d’excellence de cette discipline et activité qu’est la chimie.

Au moment où vous m’invitez cher président et futurs confrères académiciens à rejoindre l’académie des sciences Belles-lettres et Arts de Rouen fondée en 1744 comprenez mon émotion. J’y ajoute mon intimidation à la lecture sur l’effigie de votre vénérable institution les noms d’illustres rouennais, Pierre Corneille, Fontenelle qui fut président de l’académie des sciences et Nicolas Poussin. (fig 11)

 

Figure 11

Figure 11. Pierre Corneille, Fontenelle et Nicolas POUSSIN

Je ne doute pas que ma passion de la quête de connaissance et du partage du savoir sera comblée parmi vous en ce lieu d’érudition et de culture. Je suis fier et très honoré que vous m’acceptiez parmi vous.

Je vous adresse mes profonds remerciements ainsi qu’à toutes les personnalités présentes, collègues et amis et ma famille qui m’honorent de leur présence.

MERCI 

Eléments bibliographiques :

https://fr.slideshare.net/expertscience/presentations

http://www.expertscience.fr

 « Détecter l’indétectable »

Suivant la tradition de l’Académie Hubert Vaudry (directeur Honoraire laboratoire INSERM et membre titulaire de l’Académie) a prononcé le discours en réponse intitulé « détecter l’indétectable », dressant un magnifique panorama des dernières avancées dans le dosage ultra-traces à l’échelle du fentogramme de molécules activité biologique. Ainsi s’est-il intéressé aux phéromones et au dosage par radioimmunoassay de l’ocytoxine. Dans une troisième partie il abordé le dosage des micropoles dans les milieux environnementaux après avoir consacré la première partie à une évocation du parcours du récipiendaire.

.........................................