1/ Pour calculer les électrons de valence c’est à dire les électrons sur la dernière couche, on se base toujours sur le gaz noble antérieur dans le tableau périodique.
2/ Par contre pour calculer les ions monoatomiques on se base sur le gaz noble dit méta-stable le plus proche.
3/ Pour les métaux en transition on peut se baser sur le tableau périodique quantique et sur la fonction orbitale ce qui n’est pas possible sur le tableau périodique classique. On doit aussi remplir le tableau, l’élément selon la méthode de Kuchlowski pour déterminer la configuration électronique complète du métal en transition. Voir mon article sur le tableau périodique quantique
Antoine de Lavoisier a inventé le terme d’oxydation pour décrire l’effet des atomes d’oxygène sur l’atome central d’un composé tel qu’un oxyde, un hydrate, un acide, ou bien un composé ionique ou covalent.
Antoine de Lavoisier 1743-1790
Ne représente pas la charge ionique mais permet de faire des prédictions d’un composé.
On calcule les états d’oxydation de chaque atome dans une molécule par une échelle d’électronégativité. Comme je l’ai déjà expliqué dans le tableau périodique quantique l’électronégativité est la force attractive de l’atome sur ses électrons lors de la liaison chimique avec une autre espèce.
Chaque atome à une électronégativité déjà calculée en chimie, il s’agit de l’échelle de Pauling :
voici un tableau périodique de l’électronégativité. Concrètement à partir d’une structure de Lewis, on va pouvoir replier les liaisons atomiques de deux espèces en fonction de l’atome qui a l’électronégativité la plus forte :
Linus Pauling 1940-1970
Cet article wikipedia résumé en anglais est bien fait : Etat d’oxydation
Il a été travaillé spécialement pour cet article.
Pour chaque atome il faut toujours se reporter à l’échelle de Pauling pour comprendre son OS. Cela va vous demander beaucoup d’attention et de pratique pour vérifier les états de l’oxydation marqués en rouge dans l’article mais c’est un bon exercice.
Règles de base pour comprendre :
L’hydrogène perd un électron quand l’oxygène en gagne deux. Les états sont calculés par un nombre propre appelé OS état d’oxydation. Les transferts ou non transferts d’électrons sont marqués par un trait supplémentaire en rouge. (Parfois on replie la liaison) (Parfois on ne la compte pas, exemple O-O) Connaitre le nombre d’électrons sur la couche externe est important. La plupart du temps la molécule est neutre, l’oxydation s’équilibre pour un composé.
L’oxydation pour notre corps
Passons à la suite, en général le suffixe -ate désigne les composés ont plus de 2 atomes d’oxygène.
Exemple prenez une bouteille d’Evian :
vous allez trouver des sulfates, des nitrates, et des bicarbonates de formules respectives : NO3-, SO4²- et HCO3-. Dans le cas présent ces composés sont des anions dont les atomes centraux sont oxydés, ils ont charge négative. Heureusement vous avez des minéraux tels que le Magnésium et le Sodium cations qui viennent équilibrer dans la bouteille.
La règle générale dans la nature du corps humain veut que plus l’on respire, plus un composé est soumis à l’oxygène plus il vieillit, il s’oxyde.
Pour résumer : La réduction est l’inverse de l’oxydation. Lorsque qu’un atome perd des électrons il s’oxyde car les protons de charge positive ou + prennent le dessus en nombre. Quand un atome gagne des électrons il se réduit car la charge négative prend le dessus.
Dans l’appareil cérébral humain la charge négative correspond à l’état de repos alors que la charge positive correspond à l’influx nerveux libéré donc à un potentiel positif et à un état de réflexion.
Que se passe-t-il lorsque vous mangez, imaginons que vous mangiez un aliment qui contient des glucides, ou plus précisément du glucose (carbohydrates) qui est essentiel pour la vie des métabolites telles que nos mitochondries qui sont l’usine énergétique de nos cellules neuronales.
La glycolyse a lieu ce qui entraine tout d’abord un léger effet d’oxydoréduction calorique(chaleur), le sucre est ingéré digéré par le glycogène et l’action de l’acide pyruvique puis redistribué par le foie ainsi se produit une phosphorylation oxydative c’est à dire que par le mécanisme que j’ai déjà expliqué dans mon article sur l’influx nerveux : l’adénosine diphosphate va se transformer and adénosine triphosphate ce qui correspond au phénomène de respiration cellulaire.
Il va y avoir une différence de concentration ioniques entre les ions sodium et potassium de part et d’autre de la membrane cytoplasmique ce qui va libérer un potentiel électrique par la mise sous tension de l’enzyme d’ATP Synthase qui est un biocatalyseur de nature protéique. Après perméabilisation de la membrane cela va declencher la valeur seuil, puis va générer votre influx nerveux.
Nos mitochondries vont rejeter ce qu’on appelle des Dérivés Réactifs de l’Oxygène, dont font partie les radicaux libres.
Si ces Dérivés réactifs (peroxyde, ions oxygénés) sont importants dans le système immunitaire pour lutter contre des agents pathogènes ils peuvent être très nocifs en particulier les radicaux libres de par leur nature électronique (couche de valence non appareillé correctement).
Il faut à tout prix éviter une réaction en chaîne c’est à dire qu’un électron qui s’est libéré crée un autre radical et ainsi de suite et forme des bi ou tri radicaux. c’est la principal cause du vieillissement cellulaire.
Pour lutter contre ce vieillissement cellulaire, vous pouvez prendre des anti-oxydants tels que des vitamines ou des oligo-éléments, des polyphénols mais il existe aussi des enzymes spéciales telles que le superoxyde dismutase, ou le glutathion peroxydase qui peuvent empêcher les cellules de muter.
Il y’a d’autres enzymes génétiques cette fois qui permettent de lutter contre le vieillissement et j’en parlerai dans un prochain article sur les différents Acide Ribonucléiques, dits ARN il s’agit de la Télomérase.
(Je me suis basé sur Je me suis basé sur le dictionnaire du CNRS, sur Wikipédia et sur un Modèle de Langage, mon Piano, d’une application mobile appelée Lambda (pour les néophytes la longueur d’onde) et d’un livre de solfège, des éditions first ah oui c’est la tour qu’on avait construite pour moi à la Défense : et qui indique la météo du lendemain🤣 dans laquelle je suis monté au sommet a 24 ans) . Petite anecdote a ce propos Même mon frère m’a fait honte : Je lui ai parlé des créateurs et quand j’ai voulu lui montrer cette tour il m’a répondu « je m’en fous de ta tour ».
J’ai une synapse spéciale qui contient 30 ans de souvenirs.
1/ Introduction lexicale
La musique a une place chère dans mon cœur. C’est un art majeur qui a un rôle très important à jouer dans notre société. C’est aussi un langage universel et une science dérivée des mathématiques..
A ce titre elle a toute sa place sur ce site pédagogique surtout quand on sait sa fonction cachée 😎.
Je souhaitais vous faire la présentation d’un théorème musical qui permet d’avoir une compréhension global d’une partie de la musique. On va l’appréhender sur le plan musical mais aussi sur le plan scientifique en parlant de fréquences, d’armure, de fractions, de gammes, de tons mais surtout de son. Tonnerre de Brest 😂.
Il s’agit du cycle des quintes inspiré par Pythagore.
Le cycle des quintes est un outil qui permet d’organiser les gammes diatoniques (majeures et mineures) selon leurs relations harmoniques et leurs altérations. Il permet aussi de visualiser les 12 sons de la gamme chromatique, en les reliant par quintes justes.
Une gamme est une suite des notes d’un système musical donné (mode), comprises dans les limites d’une octave, séparées par des intervalles déterminés et disposées dans l’ordre des fréquences croissantes ou décroissantes.
2/La légende de Pythagore et le rapport de fréquence
Jusque là rien de très compliqué, c’est alors qu’il me faut vous parler de cette histoire : la légende raconte que Pythagore en passant devant une forge fut frappé des différents sons de marteau sur une enclume.
Il distinguait quatre sons bien distinctes, entre un marteau de masse 6, 8, 9, 12, lorsque le marteau 6 frappait et que suivait le marteau 12 les deux harmoniques étaient distante d’un octave.
On a un rapport de deux fréquences = 12/6 soit 2/1 = 2 ce qui donne une octave
Quand le marteau 6 frappait et que suivait le marteau 9 c’était une quinte rapport de fréquence de 9/6 ou 3/2 soit environ 1,5 ce qui donne une quinte
Quand le marteau 6 frappait et que suivait le marteau 8 c’était une quarte rapport de fréquence de 8/6 soit 4/3 environ 1,33 ce qui donne une quarte
Quand deux marteaux de même masse frappe on a le rapport de fréquence de 1/1 = Unisson
L’octave, la quinte, la quarte sont des intervallesdits justes et nous verrons pourquoi dans la 3ème partie de l’article.
Voici une échelle diatonique qui tente de réconcilier la gamme diatonique avec la gamme chromatique en comptant le nombre de sons possibles pour un Ton ou un demi-ton à tempérament égal.
Echelle diachromatique, partez du bas dans un ton vous avez deux sons possibles à savoir le do +do # ou Re bémol jusqu’à Mi et Fa et Si et Do. Ce qu’il faut comprendre c’est que nous avons donc 12 sons possibles dans un octave 2×5+2 = 12.
Pour parler concrètement et à titre d’exemple sur un instrument tel que le piano l’écart entre une touche blanche et une touche noire consécutive correspond à un demi-ton soit 1 seul son possible : soit la valeur 1 les notes altérés correspondent aux notes noires.
L’altération d’une note c’est à dire si elle porte un symbole comme dièse va augmenter la hauteur d’un demi-ton, le bémol va la baisser d’un demi-ton. Re b(en dessous Re) = Do #(Au-dessus Do)
L’écart entre deux notes consécutives correspondent à un ton entier c’est à dire à deux sons possibles soit la valeur 2 sauf entre Mi et Fa et entre Si et Do.
Une note ne peut pas être # et bémol à la fois mais un re# est un mi bémol.
3/ Etude des intervalles
L’octave
Quand on passe au 13ème son on passe à l’octave supérieur.
Quand on joue deux sons dont la fréquence du second est le double de la première, par exemple :
220 Hz → 440 Hz
440 Hz → 880 Hz
le second son est perçu comme « le même » que le premier, mais plus aigu. Ce doublement de la fréquence correspond exactement à une octave.
Notre oreille interne et notre cerveau perçoivent les sons de façon logarithmique, pas linéaire. Cela veut dire que nous percevons une même distance musicale non pas quand les fréquences augmentent d’une même valeur, mais quand elles sont multipliées par un même facteur.
🧠 2. Perception humaine
Une multiplication par 2 = une octave
Une multiplication par 2×2 = 4 deux octaves
Une multiplication par 3/2 = une quinte (ex. 440 → 660 Hz)
Cette structure logarithmique (lien direct à mon article sur les logarithme) est à la base des gammes musicales.
3. Harmoniques et consonance
Quand un instrument joue une note (fondamentale), il produit aussi des harmoniques (fréquences multiples de la fondamentale) :
Si on joue un La à 220 Hz, ses harmoniques sont : 220,440,660,880
Le deuxième harmonique (440 Hz) est le double de la fondamentale → c’est donc une octave au-dessus.
Cette relation simple (rapport 2:1) est très consonante pour l’oreille humaine : les deux sons se superposent presque parfaitement.
Un petit aparté sur le tempérament égal : la physique de la musique de par sa complexité n’est pas toujours une science exacte ainsi il a fallu uniformiser les fréquences, les sons à une hauteur déterminée afin de pouvoir jouer dans la plus grande harmonie possible. Le diapason fixé à 440hz pour les trois systèmes de division de l’octave en est l’illustration parfaite.
📏 4. Notation musicale
En musique occidentale :
Une octave est divisée en 12 demi-tons égaux (gamme tempérée)(12 sons possibles)
Chaque demi-ton correspond à une multiplication de fréquence par la racine 12e de 2 :
La Quinte
Voici un cycle diatonique que j’ai modifié pour vous montrer à quel point il est désuet. Entre Do et Sol, nous avons 5 degrés soit 5 notes donc une quinte mais 7 sons ou 7 demi-tons car 2+2+1+2 = 7. Car nous avons Do Do# ou Ré bémol, Ré, Ré# ou Mi bémol Mi Fa 1 son et Fa Fa# ou Sol Bémol 2 sons. Ce qu’il est intéressant de retenir c’est la structure 2 2 1 2 sons ou 1 1 1/2 1 ton.
On retrouve le rapport 3/2 du légendaire Pythagore
C’est le deuxième rapport le plus simple après l’octave.
Il est présent naturellement dans les harmoniques d’un son.
Il est très consonant et stable pour l’oreille humaine.
Il joue un rôle fondamental dans les gammes, les accords, et l’harmonie tonale.
La Quarte
Conclusion
Le rapport 4/3 correspond à une quarte juste car :
Il représente une relation simple entre deux fréquences.
Il est consonant, bien qu’un peu plus tendu que la quinte.
Il est présent dans les harmoniques.
Il joue un rôle fondamental dans la construction des accords et des gammes
Il est complémentaire de la quinte dans la structure tonale. (Renversement)
4/ Le Cycle des Quintes
un cycle des quintes anglo-saxon sur fond noir 😊 J.C Heudin : Copyright.
Avant d’apprendre à lire le cycle des quintes il convient de comprendre toutes les notations propres aux pays anglo-saxons, aux pays latins, et germanophones.
Tableau des correspondances, on pourrait presque faire correspondre avec l’hexadécimal en informatique surtout pour la notation anglo-saxonne sauf pour le G qui n’existe pas en hexa et le H (si) qui remplace le B en anglais.
Avant d’attaquer la lecture circulaire du cycle des quintes je vous ai préparé comme si vous étiez des enfants un spectre ou un échantillon d’un cycle des quintes sur une ligne en partant de Do Majeur.
Cet échantillon compte 35 sons soit 7 x 5 quintes puisque une quinte = 7/12 sons dans l’octave. Il vous permet d’apprendre les correspondances entre les notes latines et anglo-saxonnes tout en comprenant qu’une quinte représente cinq degrés. Il vous permet par arithmétique de repérer les tons (2 sons) et demi-tons (1 son).
On doit respecter la structure diatonique en 2 2 1 sons ou 1 1 1/2 tons expliqué plus dans la partie sur la quinte plus haut c’est pourquoi on doit avoir un F#, (fa#) un C# (do#) un autre F# (fa#) et un G# (sol#).
Il y’a plusieurs termes qu’il convient d’expliciter pour comprendre le cycle des quintes :
Un cycle des quintes latin sur fond blanc 😊
En haut du cercle, sont situées les gammes de do majeur et la mineur. À chaque rotation dans le sens horaire, on ajoute un dièse à l’armure, selon le cycle des quintes ascendantes, soit dans l’ordre : fa, do, sol, ré, la, mi, si. Dans le sens antihoraire on ajoute un bémol à l’armure et on procède par quartes, descendantes, ce qui donne : si, mi, la, ré, sol, do, fa. Le nom des gammes correspondantes suit également ces deux ordres. Enfin la quarte et la quinte se retrouvent en SOL bémol/ FA # à la moitié du cycle de 12 quintes à 6 ce qui confirme que quinte et quartes forment bien un octave soit 12 sons et sont complémentaires.
Un petit point lexicologique s’impose :
enharmonie: les notes qui se superposent comme mi bémol ré# ou fa# sol bémol sont des notes enharmoniques. Ce sont deux notes qui obéissent à des procédés harmoniques et qui sont distantes d’un comma.
L’armure c’est la réunion à la clef de toutes les notes qui vont être altérées sur la portée. C’est la petite portée que vous voyez en dessous de la note avec les dièses et les bémols.
Ensemble des caractères liés au choix d’une tonique déterminée (en vert sur le cycle des quintes latin) Elle peut-être majeure ou mineure. Rien n’empêche une tonalité d’être modulé dans un opus.
Première note d’une gamme. Elle donne son nom à cette gamme et au ton de cette gamme. Par exemple, on dit: la gamme et le ton d’ut (do), qui est la tonique.
Petit exemple :
Lorsque je parle de la Sonate au clair de Lune de Beethoven je parle de la sonate opus(lat. oeuvre) n°14 (est la référence dans le catalogue de l’auteur). C–Sharp.
C veut dire Do qui est la tonique et Sharp veut dire dièse : c’est une tonalité Mineure. Tout ce qui est au bémol en anglais flat ou encore ce qui est sans altération comme le ton ut (do) est une tonalité Majeur, on a trois mouvement comme souvent dans les symphonies, sonates et concertos et le rythme (tempo) est indiqué en italien.
Dans la Sonate au clair de lune la tonalité est modulé plusieurs fois en fonction des mouvements et des passages telle la modulation de fréquence du chant d’un oiseau(Nature) ou les modulations des impulsions électriques d’un routeur internet.(Physique) ou l’arithmétique modulaire utilisé en cryptanalyse(Mathématiques).
Mathématico-musicalement, Pythagore avait établi un cycle des quintes qui illustrait ses théories. Mais la précision de ses calculs était telle qu’elle n’est plus applicable de nos jours. Au bout de 12 quintes justes successives do-sol-re-la-si-fa#-do#-sol#-ré#-la#-mi# : la dernière note est très légèrement plus haute que le do initial, alors que sur le piano les deux notes sont les mêmes. Même si la différence est vraiment minime, pour être précis, elle est de 531441/524288 soit
1,01364326477051.
Cette valeur dépend de la vibration du matériau qu’a utilisé Pythagore pour fonder ses calculs, il n’a pu calculer dans l’abstraction pure sans mesurer par son sens auditif comme l’illustre l’apologue du marteau du forgeron. Il est fort probable que les atomes du matériau qu’il a écouté pour effectuer ses calculs soient différents de ceux d’une corde frappée d’un piano.
On en revient au tableau périodique, il faudrait étudier les phonons (Température de Debye) c’est à dire les vibrations atomiques et leurs accumulations précédentes successives dans la configuration spatiale cristalline et leurs diffusions (séries de notes ou quintes précédentes) de chaque élément (oxygène,instruments à vent, cuivres),(cordes frottées(boyaux de moutons chaleur plus forte du au frottement) ou frappées (métal, acier, piano bref ), pour essayer de retrouver cette différence entre le si# et le do.
Voilà je pense que vous pouvez vous entrainer à comprendre ces cycles avec une simple feuille de papier en écrivant do ré mi fa sol la si do plusieurs fois à la suite comme le chantait mon professeur de musique au collège..
1/2 ton = 1 son, 1 ton = 2 sons (2 fréquences). Vous pouvez vous aider d’une échelle chromatique ou d’un instrument comme un clavier virtuel ou réel (piano, synthé…).
Voici un article qui me tient à cœur car aujourd’hui je veux sauver les personnes qui se font empoisonner parce qu’elles partagent des connaissances en toute liberté. En effet, je me dirige vers des études de médecine après avoir étudié l’appareil cérébral dans l’homme neuronal que je vous conseille de lire dans son contenu intégral car j’ai occulté volontairement les parties les plus intéressantes.
Samedi j’ai fais des analyses et j’ai étudié mes résultats ce matin.
Dans un premier temps il faut parler des entreprises qui fabriquent ces automates par lesquelles elles réalisent ces calculs et mesures.
Dans le cas de mon labo et au niveau hématologique c’est à dire ce qui correspond à l’étude du sang c’est Sysmex.
1/ Hematies en Tera /L ou millions de mm³
La première donnée qui nous concerne sont les Hématies, ce sont l’ensemble des globules rouges du sang aussi appelés Erythrocytes mesuré en Tera / L.
Dans un premier temps je n’avais pas fait la correspondance avec la numération globulaire car ce n’était pas la même unité sur l’encyclopédie en ligne.
En effet la numération globulaire dans les calculs est notée en millions de mm³.
J’ai du faire une équivalence entre le Tera qui est égal 10^12, le Litre égal à 1 dm³ avec les millions de mm^3
Au cube, puisque c’est 3 dimensions on multiplie par 10³ pour chaque saut d’unité donc 1dm³ = 1000 cm³= 1 000000 mm³
Passage de Tera au million : soit 10^12 à 10^6 donc ordre de 10^-6
Pour 10^12= 10^6 = Millions
En toute logique 4,75 Tera / dm³ = 4,75 Millions par mm³
L’égalité est respecté on a une valeur plus petite d’un ordre 10^-6 dans un volume plus petit 10^-6.
Mais alors quelles sont les techniques pour étudier cette numération ?
1.1/ l’impédance et la focalisation hydrodynamique :
Les analyseurs utilisent l’impédancecombinée à la technique de focalisation hydrodynamique pour la numération des globules rouges et des plaquettes.
L’impédanceà volume fixe calibré permet de compter les cellules à travers un micro-orifice de comptage.
Cet orifice de comptage est composé de 2 électrodes traversées par un courant continu afin d’obtenir des impulsions électriques proportionnelles au volume des cellules sanguines qui le traverse.
Ces données électriques sont converties en histogrammes, représentant la distribution du volume.
La focalisation hydrodynamique en amont et en aval de la zone de mesure garantit une injection du liquide de gainage permettant l’unicité des passages, le parfait centrage des cellules ainsi que l’absence de déformation cellulaire (respect de la forme telle que « in vivo »).
Sur cette image partez du bas vers la gauche, vous voyez les globules rouges amassés et par la suite au niveau de l’anneau central (micro-orifice de comptage) être décomptés un à un, au niveau duquel les deux flèches qui se rencontrent indiquent l’endroit ou les électrodes sont placées.
Tout autour du tube dans lequel sont présent les hématies vous avez un fluide qui sert à focaliser c’est à dire diriger à la fois les hématies et garantir l’injection d’un liquide de gainage, ce liquide de gainage(pour envelopper ou protéger), permet l’unicité (1 à 1) des passages donc l’énumération ou le décompte (Niveau central)
2/Hémoglobine (en g/dL) 1 décilitre est égal à 100 cm^3.
Vous voyez le groupe hème au centre qui contient un atome de Fer
L’Hémoglobine est une protéine de la famille des globine, c’est une métalloprotéine car elle contient du fer (hème) et c’est une protéine du sang qui permet de transporter l’oxygène par l’appareil respiratoire jusqu’aux tissus musculaires du corps pour la respiration cellulaireaérobie (lié à l’oxygène).
Quelle est la technique utilisée ?
2.1/La spectrophotométrie ou mesure du spectre par la lumière
La méthode recommandée par le comité international de standardisation de l’hématologie l’ICSH pour mesurer la concentration d’hémoglobine est la méthode de la cyanméthémoglobine. (j’ai crée deux hyperliens pour ce mot)
Le procédé de détection de l’hémoglobine utilise du laurylsulfate de sodium (LSS), un réactif sans cyanure.
Il lyse (les dissocie) les globules rouges et les globules blancs de l’échantillon.
Les groupes hydrophiles Laurylsulfate de sodium peuvent désormais se lier à l’hème(contenant un atome de fer) et former un complexe coloré stable (LSS-HGB pour Hémoglobine)) qui est analysé à l’aide d’une méthode photométrique.
Une Diode Électroluminescente émet une lumière monochromatique, qui est absorbée par les complexes LSS-HGB du mélange.
L’absorbance est mesurée par un capteur photosensible et est inversement proportionnelle à la concentration en hémoglobine de l’échantillon.
Les méthodes photométriques d’absorption sont généralement influencées par la turbidité de l’échantillon (lipémie ou leucocytose).
La méthode LSS-HGB permet de minimiser ces interférences grâce à une dilution au 1/747e.
La méthémoglobine (metHb) est une forme de l’hémoglobine dans laquelle le cation de fer de l’hème est à l’état d’oxydation +3 (ferrique), et non à l’état d’oxydation +2 (ferreux) qui est celui de l’hémoglobine. Elle a une forme bleu-brun. L’action du Lauryl sulfate de sodium transforme l’hémoglobine en méthémoglobine par catalyse des hématies (destruction de leur membrane). Voilà pourquoi vous aurez un article sur les états d’oxydation prochainement.
3.Taux d’hématocrite en %
Le taux d’hématocrite représente le volume occupé par les globules rouges par rapport au volume total dans le sang exprimé en %.
Le taux d’hématocrite représente à peu près 45 % du volume sanguin.
Ce taux est obtenu par centrifugation ce qui permet de séparer les globules rouges des globulesblancs du plasma.
Calcul des trois constantes globulaires (attention le terme constante est utilisé à tort)
Le volume globulaire moyenmesure la taille du globule rouge et permet de caractériser le type d’anémie à savoir si il s’agit d’une macrocytose (gros globules) ou d’une microcytose (petits globule) La macrocytose est une anémie du au tabac ou à l’alcool. Une microcytose liée à un manque de fer par exemple.
Le volume globulaire moyen se calcule par le taux d’hématocrite(3) divisé par le nombre d’hématies(1). Cliquez sur le lien pour voir les petits ajustements au niveau du calcul.
Mais on peut aussi utiliser la technique suivante :
Quelle est la technique utilisée pour calculer le volume globulaire moyen ?
4.1/La fluoro-cytométrie en flux ou mesure de la cellule par un flux de lumière fluoré
Avec la cytométrie en flux, est examiné les cellules et les particules qui passent par un orifice de comptage très étroit.
Dans un premier temps, un échantillon de sang est aspiré et proportionné, puis dilué pour atteindre une teneur prédéfinie et marqué à l’aide d’un fluorochromequi se lie spécifiquement aux acides nucléiques.
L’échantillon est ensuite transporté dans la chambre de mesure. L’échantillon est illuminé par le faisceau d’un laser semi-conducteur, capable de séparer des cellules au moyen de trois signaux différents :
dispersion frontale de la lumière (FSC : « forward scatter »)
dispersion latérale de la lumière (SSC : « side scatter »)
fluorescence latérale de la lumière (SFL : « side fluorescence light »).
L’intensité de la diffusion frontale indique le volume de la cellule ; la diffusion latérale fournit des informations sur le contenu de la cellule, telles que la taille du noyau ou les granulations. La fluorescence latérale indique la quantité d’ADN et d’ARN que contient la cellule.
Les cellules ayant des propriétés physiques et chimiques similaires forment une population similaire sur un graphique appelé diagramme de dispersion (scattergram).
Moyenne de la concentration massique dans un certain volume de globules rouges. Cette moyenne permet de considérer une anémie hypochrome. Mais rien ne remplace l’examen de la cellule au microscope électronique sur une lamelle afin de voir la couleur de la cellule.
Se calcule en divisant l’Hémoglobine(2) par le taux d’Hématocrite.(3)
Cliquez sur le lien pour les ajustements au niveau des calculs
7.Leucocytes
Leukos vient du grec qui veut dire blanc, ces cellules sont spécialisés dans la défense de l’organisme face aux agents pathogènes. Ils font parti de ce qu’on appelle le système immunitaire.
7.1 Polynucléaires neutrophiles en giga/L (occupent 63% du volume sanguin)
On les appelle polynucléaires à tort, ils n’ont pas plusieurs noyaux, mais celui-ci se divise en 3 lobes.
On les appelle neutrophiles car ils sont marqués grâce à un colorant neutre (voir Potentiel Hydrogène → pH). Le potentiel hydrogène, noté pH, est une mesure de l’activité chimique des protons ou ions hydrogène en solution.
Il peut être acide, basique, ou neutre.
Ces globules blancs sont constitués de fines granulations dans le cytoplasme (membrane plasmique de la cellule)
Ce sont des myéloblastes, ils sont issus de la moelle osseuse.
Leur rôle est de s’attaquer à tous les micro-organismes (10⁻6), bactéries, levures, (champignons).
Ils sont attirés vers ces bactéries par chimiotactisme et traversent ainsi les vaisseaux sanguins par diapédèsepour gagner les tissus.
Ils sont attirés également par une fraction de protéines qu’on appelle lesystème du complément. (Système enzymatique participant à la destruction des antigènes)
Ils ont une capacité à un ingérer des particules étrangères (bactéricide) par phagocytose grâces à leurs granules.
Enfin, ces granules exècrent des substances qui participent à la réaction inflammatoire des tissus ce qui leur permet de recruter d’autres cellules immunitaires et d’autre part de détruire les pathogènes mais qui peut être nocif pour le corps si l’inflammation est trop forte (neurones nociceptifs).
Enzymes contenues dans les granules
Les neutrophiles possèdent trois types de granules qui libèrent leur contenu par dégranulation :
a. Granules primaires (azurophiles)
Myélopéroxydase (MPO) : produit de l’acide hypochloreux (HOCl), très bactéricide.
Élastase : dégrade les parois bactériennes et les tissus (protéase).
Cathepsine G : enzyme antimicrobienne.
Protéine liant la vitamine B12 : inhibe la croissance bactérienne.
b. Granules secondaires (spécifiques)
Lactoferrine : capte le fer, limitant sa disponibilité pour les bactéries.
Lysozyme : détruit les parois bactériennes.
Collagénase : intervient dans la dégradation des tissus.
c. Granules tertiaires
Gélatinase : dégrade la matrice extracellulaire (migration facilitée).
Métalloprotéinases : participent à la migration et au remodelage tissulaire.
7.2 Polynucléaires éosinophiles (en gigal/L) 3 ,5 %du sang humain
Ils sont marqués par un colorant acide rouge, l’éosine.
Noyau à deux lobes
Anti-parasitaire
Anti-allergique
Bon pour les tissus (évite les endocardites, les lésions articulaires, nerveuses, vasculaires)
Ils agissent par phagocytose mais pas anti-bactérienne
7.3 Polynucléaire basophiles (giga /L) 0,7 %
Contient de l’héparine une molécule anticoagulante.
Contrairement à ce qu’on pourrait penser, on l’appelle héparine parce qu’on l’a découverte dans le foie d’un chien mais ce n’est pas le foie qui en contient le plus.
Un excès de ces globules blancs est un mauvais signe, en effet une basocytose sont souvent signe de cancers liés au sang, à la moelle osseuse et des hyperlipidémies.
Un petit conseil au passage essayez de vous renseigner sur la fonction amine, elle est ultra présente dans la chimie du vivant et de la nature : Dopamine, Histamine, Transaminases, Acide aminés, Vitamines etc…
Amine (lien Wikipédia, on trouve trois types d’amines)
7.4 Lymphocytes (24,2% du sang)
7.4.1/ Lymphocytes B ou Bone Marrow (Moelle osseuse en anglais)
Comme leur nom l’indique ils se développent dans la moelle osseuse
Portent des immunoglobulines spécifiques (récepteurs d’antigène).
Ces mêmes immunoglobulines vont produire des anticorps en réaction à son antigène complémentaire.
Ils se transforment en plasmocytesc’est à dire qu’ils produisent des anticorps directement dans le plasma sanguin et se divisent en clone par division cellulaire de la cellule mère.
Se développent dans la moelle osseuse puis le thymus
Comme les Lymphocytes B les lymphocytes T possèdent des molécules de membrane – récepteurs d’antigènes mais qui doit leur être présenté par une cellule macrophage tel qu’un monocyte ou un autre lymphocyte B. Le macrophage va dégrader l’antigène en les associant à des molécules dites de présentation : les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (C.M.H) C’est ce qui définit la compatibilité pour les greffes.
7.4.3/ Les Lymphocytes T CD4 (Classe de différenciation 4)
Les Lymphocytes T dits helper sont des lymphocytes spécialisés dans la fabrication de cytokines et interleukines, ce sont des cellules spécialisées dans la communication avec d’autres, elles jouent le rôle de médiateur.
7.4.4/ Les Lymphocytes T CD8 (Classe de différenciation 8)
Ces lymphocytes sont dites cytotoxiques, elles ciblent les cellules responsables de cancers et de cellules infectées par des virus, ils jouent un rôle de suppresseur, ils contrôlent la réponse immunitaire
7.4.5/ Les Lymphocytes NK (Tueurs Naturelles)
Ces cellules sont spécialisés dans la réponse immunitaire cytotoxique et par l’intermédiaire des interleukines forment des cellules tueuses activés par lymphokines, on utilise ces cellules dans l’utilisation de certains cancers.
Exploration
Afin de déterminer chaque type de lymphocytes dans le sang on effectue une numération formule sanguine classique mais pour quantifier chaque classe de différenciation par contre on va avoir recours à des molécules membranaires qui réagissent à des techniques d’immunofluorescence. Il existent aussi des études plus complexes qui permettent de déterminer leur réaction face à des signaux d’activation.
Pathologie
Le nombre de lymphocytes dans le sang permet de déterminer si le patient souffre de pathologies, il existe divers maladies liées à un dysfonctionnement des lymphocytes comme les maladies auto-immunes (sclérose en plaques, diabète insulino-dépendant) ou allergiques.
8/ Les Monocytes (8,5%)
Ils sont issus de la moelle osseuse et ce sont la plus grosse cellule sanguine. Leur cytoplasme étendu est bleu clair ou gris. Ils séjournent dans le sang avant de traverser les tissus.
Il intervient dans l’élimination de bactéries, c’est un macrophage qui élimine les hématies âgées. En tant que macrophage il participe à la réponse immunitaire et aide le travail des lymphocytes T pour dégrader l’antigène.
Il transforme les particules étrangères en peptides antigéniques.
9 / Plaquettes ou Thrombocytes
Les plaquettes sont les principaux agents de coagulation du système sanguin.
Dépourvues de noyaux
Provient des mégacaryocytes grandes cellules de la moelle osseuse.
Elles mesurent entre 2 et 4 micromètre et leur longévité dure 7 jours.
Lors de mon précédent article sur le tableau périodique de la physique classique que je vous avais présenté, je vous avais dit que je souhaitais approfondir mes recherches sur ce monument de science réalisé par Mendeleïevet bien aujourd’hui, nous allons attaquer la version quantifiée (de la physique des quantas).
Accrochez-vous parce que ce n’est pas si intuitif et il y’a des termes à approfondir dans un premier temps, en voici une liste.
Je vous ai préparé un tableau qui essaie de représenter ces concepts plus visuellement que ce que l’on trouve sur Wikipédia.
Ce qu’on remarque en premier lieu comparé au tableau de physique classique c’est que nous avons deux fois moins de cases. Les éléments ne sont plus représentés mais laissent place à des couches et des sous-couches électroniques.
Essayez de zoomer ou de télécharger mon tableau pour le comprendre.
Nous n’avons donc plus 118 éléments mais une correspondance entre orbitales, couches, sous-couches et blocs définies par 59 cases : une case est une sous-couche, une couche est une ligne ou période.
Les couches sont représentées par le nombre quantique N qu’on peut aussi appeler période ; pour essayer de réconcilier le tableau de la physique classique et le tableau de la physique quantique. C’est ce que j’ai essayé de faire dans ce tableau.
Le nombre quantique N représente l’énergie de l’électron en fonction de sa place sur l’orbital, le nombre quantique L représente le moment angulaire de l’électron c’est à dire sa position sur l’orbital.
D’autre part les blocs (en bas sur mon tableau) sont représentés par le nombre quantique secondaire L dit azimutal : 0 ≤ ℓ ≤ n – 1. Cela vient du terme en astronomie azimut.
Révisons un petit peu le tableau périodique classique :
Tableau périodique classique :
Tableau périodique quantique :
Comme je l’ai déjà écrit nous n’avons donc plus 118 éléments mais une correspondance entre orbitales, couches, sous-couches et blocs définies par 59 cases.
N est le nombre quantique qui représente le nombre de couches électroniques de l’atome, la période c dite classique reprend les couches du tableau périodique classique.
A gauche vous avez le nombre d’électrons total par période, blocs, orbitales, couches et sous-couches, En quantique on fonctionne toujours par pair, la première sous-couche 1S(harp) compte 2 électrons.
Prenons la deuxième couche, elle compte 4 sous-couches 2S(harp) 3 sous couches 2P(rincipal) qui totalisent 8 électrons.
Pour vous expliquer comment les électrons se répartissent parmi ces couches
On va commencer par faire un petit calcul de configuration électronique pour un élément très important en médecine pour prendre la tension cardiaque systolique et diastolique : le Mercure de symbole atomique Hg.
Si on compare les deux tableaux on a un atome de mercure en position 80 (numéro atomique= nombre de charges = nombre d’électrons) en physique classique ce qui correspond à la case 5d(iffuse ) du bloc L2(moment angulaire) pour 5 orbitales dans les métaux dits de transitions.
On sait comme en physique classique que pour calculer la configuration électronique d’un élément chimique, il faut se reporter au gaz stable rare le plus proche en dessous dans le tableau périodique, dans notre cas précis c’est le Xénon.
Le Xénon [Xe] à un numéro atomique de 54 donc nous avons deux solution pour calculer la couche électronique du Mercure Hg
1ère méthode : partir du gaz rare stable le plus proche
On part du Xénon et on va déterminer 80 électrons (mercure)-54 électrons(Xenon) = 36 il nous reste 36 électrons à placer.
Partez maintenant de la sous-couche correspondant à la place du mercure 5d(iffuse) à prendre les 3 sous-couches du Mercure en partant vers la gauche sur le tableau : 4f14+ 5d10 + 6s2 soit (14+10+2) électrons = 36.
54([Xenon])+36 = 80 (numéro atomique, nombre de charges(protons et électrons)).
Pour récapituler la configuration électronique est : [Xenon] 54 + les sous-couches 4f14+5d10+6s2
Mais alors comment repérer les électrons de valence avec cette notation ? : C’est simple ce sont les électrons associés à la couche du numéro atomique N le plus élevé car c’est la couche la plus éloignée du noyau atomique.
Dans notre exemple le Mercure a bien la couche 6s2 de nombre quantique 6 est celui qui va délimiter le nombre d’électrons sur la dernière couche N6 ou de période P = 2.
2ème méthode pour disposer la configuration électronique à partir du tableau quantique, on va utiliser la méthode de Kachlowski reportez-vous bien au tableau pour voir le nombre d’électrons associés à chaque bloc :
On va remplir d’abord la première case du tableau :
1/ D’après la méthode de Kachlowski on remplit d’abord la couche et la sous-couche 1s(harp), ce qui nous donne 2 électrons.
2/ Ensuite on remplit la sous-couche de la deuxième couche 2s(harp) ce qui nous donne encore 2 électrons.
3/ Ensuite on remplit deux sous-couches de deux couches différentes : 2p(rincipal) et 3s(harp) ce qui nous donne 8 électrons.
4/ Ensuite on remplit deux autres sous-couches de deux couches différentes : 3p(rincipal) et 4s(harp) ce qui donne encore 8 électrons.
5/ Ensuite on remplit 3 sous-couches de 3 couches différentes 3d(iffuse), 4(principal), 5s(harp) ce qui nous donne 18 électrons.
6/Ensuite on remplit 3 sous-couches de 3 couches différentes 4d(iffuse), 5(principal), 6s(harp) ce qui nous donne 18 électrons.
7/Enfin on remplir 2 sous-couches de 2 couches différentes 4f,5d. ce qui nous donne 24 électrons
Voici un autre graphique pour utiliser la méthode pour utiliser la règle de Kachlowski :
Vous avez compris ? Moi cela m’a pris un peu de temps, cela demande patience et application.
Je reviendrais plus tard compléter l’article en rapport aux orbitales, au nombre quantique magnétique noté ml et le nombre quantique magnétique de spin(rotation de l’électron).
Je vous ai mis les liens au début de l’article, a vous de les approfondir.
Ce qui m’intéresse maintenant c’est de vous détailler les propriétés chimique d’un élément en particulier le Mercure et dans ses moindres caractéristiques.
MERCURE (HG) 80
Note : Mercure est un élément physique de symbole Hg, de numéro atomique 80 (nombre de protons et d’électrons) il est communément appelé Argent rapide (Quicksilver). Mercure est l’unique élément qui est liquide à des conditions standards pour la température et la pression. Le seul autre élément qui est liquide dans ces conditions est le brome.
Il a été découvert par les égyptiens.
Spectre d’émission : le mercure émet des ondes électromagnétiques donc des ondes de lumière visibles intensément dans le bleu et aussi dans le vert.
La force de l’attraction terrestre sur l’atome en g/mol
Un petit point par rapport à la mole noté mol, c’est une unité du système international noté SI qui quantifie le nombre de molécules dans une entité et qui est basé sur la constante d’Avogadro. ( En mathématiques une constante est le contraire d’une variable )
Le point de fusion est le point auquel l’élément change de phase en passant de l’état solide à l’état liquide. Il dépend aussi de la pression mesuré en atmosphère ou kPa (kilo pascal)
Le mercure (Hg) est un élément chimique classé dans le groupe IIB du tableau périodique, ce qui correspond aujourd’hui au groupe 12 selon la numérotation moderne de l’IUPAC. (chimie appliquée) Historiquement, la notation IIB vient de l’ancienne classification périodique utilisée dans certains pays (notamment les États-Unis), où les groupes étaient divisés en A (éléments représentatifs) et B (éléments de transition).
Valence : I, II 1 ou 2 atomes seulement peuvent participer à des liaisons covalentes.
(Nombre d’électrons sur la couche externe pouvant participer à une liaison chimique)
Période : 6 (couche P dans le tableau)
Block : d-block veut dire diffuse bloc dans le tableau périodique quantique (voir le tableau périodique quantique que j’ai réalisé) En effet il est à la position 5d dans les métaux dits de transition.
L’ion mercure :
L’ion mercure est chargé deux fois Hg2+. Comme je l’avais pensé, cela est du à la perte des deux électrons de la dernière couche externe dite de valence ainsi l’avant dernière sous-couche va être dans un état méga stable avec 10 électrons remplie 5d(iffuse).
Voici un point sur lequel je vais m’arrêter longuement, on a abordé dans mes précédents articles sur le tableau périodique classique et les différentes représentations moléculaires : les liaisons covalentes ou les électrons sont échangés entre les atomes pour former une molécule tout aussi neutre grâce aux électrons de valence.
Mais ces liaisons covalentes ne sont qu’une partie de la chimie, en effet la plupart des autres composés obéissent à des liaisons électro-ioniquesou les électrons ne sont pas échangés mais transférés par électronégativité.
Voilà qui mérite un article à lui seul mais sachez que les états d’oxydation pour un atome dans un composé ionique peuvent aller de -5 à +9 en passant par 0. Ces états ne veulent pas dire que le composé est chargé électriquement ou négativement mais cela représente une valeur scalaire des atomes d’oxygène ou d’hydrogène dans un composé.
Je décrirai toutes ces règles dans un autre article mais sachez que pour le mercure d’après mon tableau périodique avancé, l’atome Hg peut avoir l’état 0, +1, +2, +4.
Je vous renvoie à la définition si vous voulez approfondir mais ce qu’il faut savoir c’est que c’est la plus petite approche d’un atome par une sphère donc potentiellement un autre atome.
Exprime la capacité du matériau à conduire les électrons. Réciproque de la résistivité.
L’unité utilisé que je ne connaissais pas est le (S/m) Siemens par mètreWerner Von Siemens est le nom d’un ancien physicien qui s’intéressait de près à la conductivité du mercure.
On comprend mieux pourquoi une marque porte son nom (Note pour moi-même, a expliquer à nos enfants pour les aider à développer leur pensée)
Le préfixe dia, veut dire à travers, cela explique pourquoi dans nos anciens sphygmomanomètres le mercure sert à mesurer la pression artérielle systolique et diastolique. Il émet un champ magnétique extérieur opposé ce qui le transforme en instrument de mesure de la pression.
Un tensiomètre électronique fonctionne de manière automatisée, principalement grâce à la méthode oscillométrique.
L’enthalpie de fusion anciennement appelée la chaleur de fusion est une fonction que je ne connaissais pas mais qui permet de regrouper en une seule équation toutes les variables thermodynamiques d’un matériau. Les trois variables sont l’énergie interne, la pression et le volume.
J’ai toujours pensé que la cristallisation était une des quatre opérations importante de la nature avec l’ionisation, la polymérisation, et la polarisation.
Les paramètres cristallins, aussi appelés paramètres de maille, sont des grandeurs utilisées pour décrire la maille d’un cristal. On distingue trois longueurs (a, b, c) et trois angles (α, β, γ) qui déterminent entièrement le parallélépipède qu’est la maille, élémentaire ou multiple.
Les paramètres a, b et c sont mesurés en Angstrom en nanomètres (nm), parfois en picomètres, et α (alpha), β (Beta) et γ (Gamma) en degrés (°).
L’Angstrom est une unité juste en dessous du nanomètre c’est à dire 10^-10m
Le mercure peut avoir deux paramètres de maille car il peut exister sous plusieurs phases cristallines, et l’une d’elles peut avoir une maille non cubique, nécessitant deux paramètres pour la décrire (ex. : a et c dans une structure hexagonale).
En thermodynamique et pour la physique des états solides, le modèle de Debye est une méthode développé par Peter Debye pour estimer la contribution du phonon (son) à la chaleur spécifique. Il permet de traiter les vibrations du réseau cristallin de l’atome comme les phonons dans une boite contrastant avec l’effet photoélectrique d’Einstein qui traite du solide comme de nombreux oscillateurs harmoniques quantiques individuels et non interactifs.
En science des matériaux, le ratio est un rapport à deux dimensions, il exprime la déformation perpendiculaire par la pression mesuré par le symbole ν (nu)) . Il est défini comme le ratio d’une augmentation de la pression infinitésimale qui a pour résultat une décroissance du volume.
En science des matériaux, le module de cisaillement ou le module de rigidité, noté G, ou parfois S ou μ, est une mesure de la raideur élastique d’un matériau et est défini comme le rapport entre la contrainte de cisaillement et la déformation de cisaillement
L’électronégativité est une quantification de la force d’attraction des atomes sur les électrons qui vont participer à la liaison chimique pour se lier à d’autres atomes.
En physique nucléaire la section efficace des neutrons est utilisé pour décrire l’interaction entre un neutron et une autre particule à noyau.
Barn : est une unité de mesure de surface plus petite que le femtomètre (unité la plus petite du système métrique classique 10^-15) donc très utile pour le calcul quantique.
Enfin pour terminer, faisons un petit exercice, cherchons à comprendre comment calculer les ions dérivés de l’atome de fer Fer.
Le Fer est un métal de transition dont le gaz rare stable le plus proche est l’argon. La configuration électronique [Ar]=18 3d6,4s2.
On ne peut pas déterminer les ions monotomiques des métaux en transition à partir du simple tableau périodique classique. Pourtant, on sait que l’atome de Fer se dérive en deux ions Fe2+ (Ferreux) et Fe3+(Ferrique). Mais alors ?
Comment fait-on pour déterminer ces ions par une simple lecture : en effet on sait que le fer à une couche de valence avec deux électrons, donc si on retire les deux électrons de valence on obtient le premier ion Ferreux Fe2+.
Il s’agit de la sous-couche 4s(harp)2 dont on va retirer les deux électrons.
Mais quid de Fe3+ ? Et bien c’est là que le tableau périodique en rajoutant une variable d’orbitale va permettre de déterminer l’ion Fe3+.
En effet on sait que la sous-couche 3d6 qui contient 6 électrons au lieu de 10 pour respecter l’équivalence atomique, l’orbitale par contre est de 5. Donc en retirant un électron de la sous-couche 3d6 cette sous-couche va se stabiliser puisque le le nombre d’électrons sera le même que l’orbital
Vous avez compris ? Enfin je remercie mon ami russe qui a réalisé ce tableau périodique pour moi que je consulte sur mon IPHONE américain. Paix pour un monde meilleur. 😊
Toute forme représentant un hexagone fermé est un cycle, par exemple le carbone lié par des liaisons covalentes comme ceci en est un.
Une molécule est une liaison d’atomes. Chaque sommet de l’hexagonereprésente un atome de carbone s’il n’y a pas d’autre dénomination symboles du tableau périodique ou composé moléculaire. (Un cadeau pour celui qui cliquera 3 fois sur les trois liens hexagone : hexagone , hexagone).
Sur ce cycle on voit un hexagone de 6 atomes de carbones en noirs liées chacun à 6 atomes d’oxygènes en périphérie.
Un rond dans un cycle permet d’aborder Cycle avec des liaisons doubles supplémentaires positionnables à n’importe quel endroit de l’espace. On parle aussi de résonance.
Sur les encyclopédies en ligne : vous trouverez beaucoup de molécules représentés sous forme d’hexagone ou de pentagone, l’hexagone est le cycle (dans lequel l’oxydation et l’entropie sont diminuées.)
Le pentagone quant à lui est le sucre, ou aussi appelé « ose » composant de la chimie organique essentiel à la nature et à l’humanité (réplication de l’ADN (ribose, désoxyribose) glycoprotéine, glycolyse, métabolise l’énergie au sein des mitochondries dans tout les corps cellulaires.
On peut noter que cela facilite la mémoire visuelle et la mémoire des formes.
La représentation de CRAM
Il existe plusieurs représentations dans le plan et son espace, certaines molécules peuvent être situées en arrière ou d’autre en avant du plan.
Un trait simple indique une liaison dans le plan.
Un trait plein en forme de triangle de la liaison entre le carbone et l’hydrogène indique une liaison entre les deux atomes légèrement en avant du plan et les triangles en pointillés indique une liaison en arrière du plan.
Cela permet de représenter les molécules dans une fausse 3D et laisse place à notre pensée visuelle.
Des représentations en 2D volumétrique et une couleur pour chaque atome en rouge sont aussi efficaces l’oxygène, en violet le nitrogène, en blanc l’hydrogène, en gris/noir pour le carbone.
La projection de Haworth
Dans le plan les traits les plus épais indiquent une position spatiale plus proche par rapport au lecteur, un trait plus fin au contraire une distance proximale plus éloignée.
La projection Haworth est un moyen simple de représenter une molécule de sucre (ose)
On remarque que c’est par l’atome d’oxygène O du composé OH que la liaison se fait.
Ou bien par l’atome de Carbone du composé CH2OH.
La projection de Fischer
Dans la projection de Fischer la place centrale est réservée au carbone, c’est le squelette ou l’armature de la représentation.
La Formule brute
Ex : C2H6O
Indispensable mais reprend pour ainsi dire les lettres des éléments du tableau périodique avec une valeur numérique qui définit le nombre d’atomes, d’anion ou de cation de chaque composé moléculaire. Il s’agit toujours de regarder la formule brute en premier lieu.
Je complète aujourd’hui cette article pour vous montrer comment deviner le nom d’une molécule à partir de sa formule brute, en effet c’est un bon exercice pour travailler votre intelligence sachez qu’il existe cinq composés différents que l’on peut déterminer : Ionique (+ ou -), covalents, oxyde, hydrate, acide sachant que des oxydes ou acides peuvent être covalents. (A compléter plus tard).
Formule développée plane : représente toutes les liaisons en détail, couteux en termes de temps et rébarbatif, à utiliser au début lorsque l’on débute en chimie.
Formule Semi-Développée :
Ne représente que certaines liaisons de composés moléculaires peut s’exprimer orthogonalement (des deux côtés) voir mon article sur l’influx nerveux.
Formule développée
Permet de représenter la formule dans l’espace, en 2 ou 3 dimensions ce qui est très pratique pour différencier les isomères. Un isomère étant comme son nom l’indique des molécules qui ont la même formule brute.
Mettre en avant des atomes liés particuliers, l’exemple de la xanthine :
Voici la formule de la Xanthine, les sommets qui ne sont pas représentés sont des atomes de carbone. A partir d’une formule brute on peut compléter cette représentation.
Vous remarquerez que les atomes d’azote du composé NH appelées en anglais Nitrogène sont mis en avant par rapport à son atome d’hydrogène pour bien montrer le nitrogène est lié 2 ou même 3 fois à chaque fois.
La structure de Lewis
La structure de Lewis permet de représenter pour chaque atome. Les électrons sur la dernière couche externe ainsi que les électrons de valence et j’en ai déjà parlé sur mon article du tableau périodique, ce sont les électrons qui participent à la liaison chimique lors de liaisons covalentes.
Malgré ses limites formelles, la représentation de Lewis est très utilisée en chimie organique pour préparer les mécanismes réactionnels.
Au niveau de l’atome :
Lewis est utilisé soit au niveau de l’atome en lui-même soit à un degré plus haut au niveau de la molécule. Commençons par l’atome, par une simple lecture du tableau périodique (voir mon article) vous pouvez savoir combien d’électrons sont sur la couche externe.
On sait qu’un atome de nitrogène a un numéro atomique de 7 donc sur ses 2 couches : K2 L5.
A partir du moment ou un atome a plus de quatre électrons sur sa couche externe on lie les électrons par deux sous forme d’un trait. (Doublet non liant). Un doublet est stable alors qu’un électron célibataire est réactif.
L’atome de soufre qu’on verra plus loin au niveau de la molécule a 6 électrons sur sa dernière couche et peut avoir 2, 4, ou 6 électrons de valence donc on peut faire 3 doublets non liants.
Nous allons voir par la suite que la structure de Lewis est très utile pour calculer les états d’oxydation domaine de la chimie inorganique sauf pour les composés cristallins(solides) que j’expliciterai dans mon article sur le tableau périodique quantique pour les propriétés du Mercure.
Au niveau de la molécule :
1/Acide Sulfurique
La formule de Lewis au niveau de la molécule a l’avantage de montrer les doublets non liants c’est à dire les électrons sur la dernière couche qui ne participent pas à la liaison chimique.
Partons de la formule brute du pour notre première molécule c’est-à-dire l’acide Sulfurique (Soufre) :
Formule brute : H2 S O4 : 2 atomes d’Hydrogène 1 atome de Souffre et 4 atomes d’Oxygène
On sait qu’un atome de souffre qui est l’atome clé de notre composant a un numéro atomique de 16 dans le tableau périodique soit un nombre de charges (nombres de protons (+) et d’électrons (-) de 16 (Je rappelle que l’atome est neutre)
Donc sur les 3 couches :
K L M (la règle du duet (2) sur la couche K s’applique sur la première couche,
La règle de l’octet (8) L sur la deuxième couche
La configuration électronique de la 3ème couche M est donc de 16-8-2 = 6
On doit donc respecter 6 liaisons pour l’atome de Soufre.
On a dû casser les doublets non liants de l’atome de souffre ce qui veut dire que cette représentation au niveau atomique et on remarque à chaque fois 2 doublets non liants soit 4 électrons pour l’oxygène.
L’Oxygène à un numéro atomique de 8 donc on a 2 électrons sur la couche K et 6 sur la couche L donc 6 électrons de valence également alors qu’il n’a que deux couches.
2/ Composé organique(Carbone)
Molécule d’Ethanol
Un atome de carbone peut avoir 2 ou 4 électrons de valence, un atome d’hydrogène a 1 électron de valence. Un atome d’oxygène en a 2 mais a 6 atomes sur sa dernière couche donc il aura deux doublets non liant.
3/ Composé ionique
Ion Positif dans la structure de Lewis.
Ici le composé moléculaire est formé de 3 atomes d’hydrogène avec un seul électron de valence sur la couche K (1) et pour l’oxygène on a 6 électrons sur la dernière couche K (2) L (6).
On voit qu’il a déjà 3 liaisons électroniques avec des atomes d’hydrogène. Un doublet non liant plein et un doublet non liant vide (ou cassé).
Ce doublet non liant vide représenté en blanc veut dire qu’un électron s’est libéré pour transformer l’atome d’oxygène en ion positif.
Enfin pour finir je vous parlerai de chimie organique et donc notamment de la chimie du carbone, d’azote aussi appelé nitrogène, de chlore et de brome. par opposition à la chimie des minéraux.
Les notations internationales chimiques
Il existe des notations qui permettent de mieux comprendre comment s’agencent les molécules sur le plan atomique.
Vous trouverez dans la version Anglaise de Wikipédia bien plus riche en termes de contenu que la version française quant à la terminologie de ces nomenclatures.
Je compléterai cet article car elles obéissent à des règles complexes qui ont notamment été établies par l’union internationale pure de chimie appliquée(IUPAC), je pense notamment à la forme structurale.
Enfin pour finir voici une petite liste des logiciels que vous pouvez utiliser sur ordinateur pour représenter des molécules :
Voici quelques solutions (gratuites pour la plupart) qui transforment automatiquement un simple nom (ou formule/IUPAC/SMILES) en modèle 3D manipulable ; elles couvrent aussi bien les molécules discrètes que les composés ioniques cristallins :
Outil
Où ?
Ce qu’il suffit de faire
Points forts / limites
MolView
Web (molview.org)
Tape le nom (« caféine », « chlorure de sodium », etc.) dans la barre de recherche ➜ le viewer charge la structure PubChem et l’affiche en 3D (bouton « 3D » ou « 2D → 3D »).
Extrêmement rapide, aucune installation, export .mol/.pdb possible. Modèles cristallins simplifiés pour les solides ioniques. MolView
PubChem 3D Viewer
Web (pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)
Recherche ton composé ➜ onglet 3D conformer ➜ visualisation interactive, téléchargement (SDF, PDB).
Base de données géante ; propose plusieurs conformères + génération d’images HD. PubChem
ChemSpider
Web (chemspider.com)
Recherche par nom ➜ clic sur « 3D » (JSmol) pour manipuler la molécule.
Avant de s’attaquer à la chimie et à la représentation des molécules, il est nécessaire de faire un point sur ce qui est le socle de l’électronique intrinsèquement lié à cette discipline, j’ai nommé le tableau périodique.
Pourquoi ? Car pour garder des molécules neutres il est nécessaire d’avoir une équivalence électronique qui va être la balance de la charge positive protonique hormis pour les anions (-) ou les cations (+)
Je vais vous présenter plusieurs tableaux différents dont deux premiers que l’on analysera en détail pour en comprendre la structure.
Il n’est pas si aisé de savoir lire le tableau périodique imaginé par Mendeleïev en 1869, car en fait il regorge d’informations ou encore d’interprétations.
Parlons de sa structure première, il hiérarchise les éléments en colonnes 18 qu’on appellera couches et en 7 lignes qu’on appellera périodes, qui sont en fait les périodes de révolutions des électrons (leur trajectoire orbitale sur la couche). Il présente 118 éléments en fonction de leur masse croissante par rapport à l’isotope(même nombre de protons mais pas de neutrons) du carbone 12.
Chaque élément présents sur la même couche ou colonne présentent un nombre d’électrons sur la dernière couche, dits électrons de valence. Certains de ces électrons vont participer à la liaison chimique quand deux atomes vont former une molécule.
L’Hélium qui n’en comporte que deux est l’exception qui confirme la règle.
Il faut distinguer électrons de valence, et la valence chimique, tous les électrons de valence ne participent pas à la liaison chimique donc parmi ces électrons on peut déterminer leur valence chimique, qui sont les électrons qui vont participer à la liaison chimique entre deux atomes au sein d’une molécule.
Je vais expliquer cela avec le dioxyde de carbone plus tard dans l’article.
Tout d’abord comment se lit une case du tableau périodique :
Le nombre atomique représente le nombre de protons, la lettre son appellation lorsque l’on lit une formule moléculaire. La masse soit quantité de matière figure en dessous ou en haut a droite dans un dictionnaire .
Sur certains tableaux on peut trouver l’élément sous la forme à l’état 0° avec une équivalence de pression en kPa et parfois le nombre de masse (c’est à dire le nombre de protons et de neutrons) par opposition au nombre de charges qui sont le nombre d’électrons et donc insidieusement de protons (l’atome étant neutre).
L’hydrogène à une certaine pression forme des nuages.
L’hydrogène est sur la colonne 1 donc il a un électron sur sa couche externe, c’est à dire un électron de valence.
Maintenant le tableau dans son intégralité :
A partir de la 13ème couche on note la colonne : 13-10 = 3 pour occulter les métaux dits de transition en beige dans le tableau.
Premier exemple :
Lorsque je prends le Carbone, je vois qu’il est en couche 14-10 = 4, il a donc 4 électrons sur sa couche externe(valence).
Bien mais si je veux le lier à un atome d’oxygène pour former par exemple du dioxyde de carbone. Je lis que l’oxygène est sur la couche 16 -10 = 6, il a donc 6 électrons sur sa couche externe(valence).
Comment faire pour les assembler correctement sur le plan de la molécule ? Car il n’ont pas le même nombre d’électrons qui participent à la liaison chimique.
Lorsque l’on travaille en seconde ou première, nous travaillons principalement avec 3 couches électroniques : la couche K, la couche L et la couche M.
Cette répartition en 3 couches est fondamentale pour appliquer la règle du duet(2) et de l’octet(8),
On cherche à saturer ces couches pour que la dernière d’entre elle, j’ai nommé la couche externe forme des liaisons covalentes entre différents atomes du tableau périodique pour former des composés moléculaires. Les liaisons covalentes sont aussi appelés des doublets liants : les électrons sont échangés et non transférés.
Il faut savoir que la couche K est saturé par un duet,(2) d’électrons que la couche L par un octet (8) d’électrons et que la couche M par un nombre de 18. Nous verrons qu’il existe bien d’autres couches…
Pour calculer les électrons sur la couche externe de chaque atome, on va se baser sur la composition électronique du gaz antérieur le plus proche : pour les deux atomes qui nous intéressent il s’agit de l’hélium qui n’a que deux électrons sur sa couche K(2), cela n’a donc pas d’importance pour notre calcul puisque le carbone et l’oxygène ont une couche K saturé d’un duet (2) également.
Reprenons, le carbone et l’oxygène comme on l’a vu ont 4 et 6 électrons sur leur couche
Carbone 6 : K(2) L(4)
Oxygène 8: K(2) L(6)
On a donc 6 électrons sur la couche externe pour l’oxygène et 4 électrons sur la couche externe pour le carbone externe mais l’oxygène qui veut respecter la règle de l’octet et saturer sa couche externe pour se stabiliser n’a que deux électrons qui vont participer à la liaison chimique.
Donc pour respecter l’équivalence, il nous faudra deux atomes d’oxygène puisque le carbone central a 4 électrons.
Un trait représentant deux électrons, on voit bien que chaque atome d’oxygène a deux liaisons et que le carbone en a au total 4 de par sa position centrale dans la molécule.
Tableau périodique version minéral :
Tableau périodique Applications usuelles :
Autre utilité du tableau périodique : déterminer les ions propres à chaque atome : dits monoatomiques.
Là encore on va s’attaquer à calculer sur la base du numéro atomique soit son nombre de charges (protons, électrons)
L’atome va chercher à devenir encore plus stable ainsi il va chercher à se lier au gaz rare méta-stable le plus proche sur le tableau.
Ainsi Le fluor de nombre de charges 9 va gagner un électron en essayant de se stabiliser au néon (10) le gaz rare noble qui lui est associé ce qui va donner l’ion F-¹ .
Le chlore (17e) va gagner lui aussi gagner 1 électron en essayant de se stabiliser comme l’argon (18e) donc on aura Cl-1
Mais pourquoi le carbone n’a pas d’ion monoatomique ? Et bien c’est le propre de la chimie organique : voici une petite explication fournie par chat gpt :
Par contre, ce qu’il faut comprendre c’est que le tableau périodique dit classique contrairement au quantique n’est pas adapté pour calculer les ions monoatomiques des métaux en transition.
Le fer a deux ions Fe2+ et Fe3+ dans ces conditions une structure avec des blocs des sous-couches, des couches, des orbitales sera plus adapté pour calculer ses ions. voir mon article sur le tableau périodique quantique.
Résumé :
Pour calculer les électrons sur la couche externe, on se base toujours sur le gaz noble antérieur. Par contre pour calculer les ions monoatomiques on se base sur le gaz stable le plus proche. Pour les métaux en transition on peut se baser sur le tableau périodique quantique et sur la fonction orbitale ce qui n’est pas possible sur le tableau périodique classique. On doit aussi remplir le tableau, l’élément selon la méthode de Kuchlowski pour déterminer la configuration électronique complète du métal en transition.
Carlo Rovelli est un éminent physicien et philosophe des sciences italien né en 1956.
A travers Helgoland (le sens de la mécanique quantique), il trace la genèse de la pensée théoricienne des quantas de l’ancien penseur indien Nagarjuna à Werner Heisenberg en passant par Lénine et Alexandr Malinovski.
D’abord, Rovelli nous raconte comment Werner Heisenberg lors de son séjour sur l’île sacrée d’Helgoland établit après une révélation, la théorie des quantas observables et des sauts électroniques entre les orbites de Niels Bohr.
S’ensuit un débat houleux avec Schrödinger qui défend la thèse de la fonction d’onde baptisée Ѱ qui ne se révélera de lui-même n’être qu’un simple instrument de mesure, une probabilité.
A travers deux expériences de pensées : dont l’une est le célèbre apologue du chat mort/vivant de Schrödinger cruciale pour expliquer la décohérence quantique, Rovelli nous livre toute sa réflexion sur une physique quantique qui fonctionne parfaitement par le calcul mais que personne n’appréhende complètement.
Pour lui, la physique des quantas est la physique des interrelations entre l’objet observé, l’observateur et son témoin. Tout l’enjeu du livre est de comprendre comment ces relations transcendent la subjectivité du moi qui observe pour embrasser le fonctionnement de la nature.
Même si les opérations arithmétiques ne sont présentes qu’à l’index, je recommande ce livre à tous ceux qui souhaitent approfondir leur culture générale sur la mécanique quantique.
Il y’a une dizaine d’années je découvrais par curiosité un concept de la mécanique quantique qui m’avait fasciné : celui de l’intrication.
Toute paire de photons dont les états de polarisations sont intriqués même si les deux objets sont très éloignés l’un de l’autre se comportent comme un système unique. Pour faire simple les résultats de la mesure de ces deux particules sont corrélés. C’est ce qu’on appelle l’inséparabilité quantique.
Pourtant, en 1935 l’intrication a nourri une opposition entre les théories classiques et quantiques notamment entre Einstein et l’école de Copenhague, physiciens qui établirent le formalisme quantique dont faisait partie Niels Bohr.
Si Einstein ne remet plus en cause les lois mathématiques de la théorie quantique il juge son formalisme incomplet. En effet Einstein va étudier avec deux autres collègues le comportement de deux particules dites intriqués ou états EPR pour (Einstein, Podolsky, Rosen).
Einstein avance que si les deux particules sont très éloignées au moment de la mesure, le résultat de la mesure sur l’un ne saurait déterminer le résultat de la mesure de l’autre car cette corrélation devrait se propager plus vite que la vitesse de la lumière ce qui contredit le principe de relativité restreinte. La solution serait donc d’attribuer une propriété à chaque particule telle qu’une polarisation dès l’émission : ainsi les mesures seraient bien corrélées. Cette propriété c’est l’hypothèse de localité.
Or, le formalisme quantique tel qu’il a été établi ne prédéterminent en rien une telle caractéristique pour les particules d’une paire intriquée. Bohr réfute Einstein en expliquant que cela n’a aucun sens de prendre en considération une caractéristique individuelle pour une paire de particules intriquée.
Bell au secours de Bohr :
En 1964, le physicien du CERN à Genève John Bell prouve que la localité mise en avant par Einstein est incompatible avec le formalisme quantique. Son théorème explicite que des paramètres supplémentaires ou variables cachées telles que la localité vérifie certaines inégalités or les corrélations prévues par la mécanique quantique violent ces inégalités et que donc l’intrication quantique ne peut se comprendre à l’aide de concepts classiques.
Depuis 1982, plusieurs expériences montrent des résultats qui viennent corroborer les arguments de Bohr et Bell notamment le grand chercheur français Alain Aspect à l’institut d’optique d’Orsay qui a pu tester l’intrication tout en intégrant le principe de localité d’Einstein. En intégrant dans son expérience la localité A.Aspect démontre par l’expérience que si les inégalités de Bell sont violées : le modèle classique et relativiste d’Einstein est incompatible avec l’intrication quantique et que Bohr avait raison.
Or, toutes les expériences plus ou moins récentes démontrent la violation des inégalités de Bell.
Pour illustrer ce propos je vous propose la vidéo d’une interview réalisée par mon collègue vulgarisateur David Louapre sur sa chaîne « Science Etonnante » que je vous recommande fortement. Attention ses vidéos sont géniales.
Vidéo sur la chaîne de Science Etonnante, chaîne indispensable à tout amateur de vulgarisation scientifique.
Vidéo surement plus intelligible et plus complète de David qui parle de l’intrication
Pour finir, je suis heureux de vous dire qu’Alain Aspect a obtenu le prix Nobel de physique bien après que j’ai écrit cet article pour ses travaux qui ont révolutionné la cryptographie quantique. J’ai eu la main heureuse en étant gamin dans mon édition française de Scientific American : Pour la Science consacré à la lumière. (HS numéro 53)
