Thème 3 : Matériaux Fabriquer une colle à partir du …

1 Th me 3 : Mat riaux Sous-th me 2 : Structure et propri t s S ance Fabriquer une colle partir du lait L Homme a su coller avant de savoir crire et compter. Le collage est en effet l une des premi res techniques d assemblage d une structure que l Homme ait utilis , technique qui n est devenue science qu au d but du 20e si cle avec la fabrication des premi res colles synth tiques. Analyse de documents scientifiques Document n 1 Le lait Le lait est un m lange complexe et instable d eau (87%) et de nutriments (l extrait sec : 13%) constitu s de lipides, de prot ines, de glucides et de mati re saline.

2 Les prot ines les plus abondantes dans le lait sont les cas ines. Le pH du lait bien conserv est gal 6,5. Document n 2 Les cas ines Ce sont des macromol cules compos es d une longue cha ne carbon e et azot e dite lipophile, car peu soluble dans l eau et poss dant une affinit pour les graisses, et d un bout de cha ne dit hydrophile, car soluble dans l eau. On dit que la cas ine est amphiphile ou encore que c est un tensioactif ( ). La charge lectrique de la cas ine varie avec le pH ( ). Ainsi pour un pH sup rieur 4,6, la cas ine est globalement charg e n gativement.

3 Dans le lait bien conserv , les mati res grasses (lipides insolubles dans l eau) s entourent de mol cules de cas ine, dont la partie lipophile baigne dans la mati re grasse et la partie hydrophile baigne dans l eau. Il se forme ainsi des micelles, constitu es de gouttelettes de mati re grasse entour es de mol cules de cas ine. Le lait est une mulsion. Diagramme de pr dominance de la cas ine en fonction du pH La couche externe des micelles tant n gative, ces derni res se repoussent entre elles ( ), ce qui emp che la pr cipitation des mati res grasses.

4 En faisant varier le pH du lait, on diminue la r pulsion lectrostatique entre micelles, et on peut ainsi provoquer leur pr cipitation sous forme d un coagulum de mati re grasse et de cas ine : le caill . Pour obtenir un caill de bonne consistance, il est n cessaire de chauffer le lait mod r ment (40 50 C) puis de faire varier le pH. D barrass des mati res grasses qu il contient, le caill est l ingr dient principal d une colle : la colle la cas ine utilis e dans la fabrication des bouchons de li ge, des contre-plaqu s, des charpentes lamell es-coll es, etc.

5 Document n 3 Donn es physico-chimiques Ac tone (propanone) : Tr s soluble dans l eau, bon solvant des mati res grasses. Cas ine : Insoluble en solution aqueuse acide et dans l ac tone. Soluble en solution aqueuse basique. Document n 4 La colle la cas ine Cette recette est simple mettre en uvre, est garantie sans aucun solvant, elle est cologique et conomique. Peser la cas ine. Diviser sa masse par quatre pour obtenir la masse de chaux teinte(*) ajouter. Diviser sa masse par dix pour obtenir la masse de craie(*) ajouter. M langer les trois constituants jusqu l obtention d une p te homog ne.

6 Il peut tre n cessaire d ajouter de l eau. (*) Chaux teinte : hydroxyde de calcium, Ca(HO)2 Craie : carbonate de calcium CaCO3 D apr s Document n 5 Liste rapide du mat riel disposition - pH-m tre - thermom tre num rique - agitateur magn tique chauffant - dispositif de filtration sur b chner R actifs et solutions Lait demi- cr m (100 mL/bin me) Carbonate de calcium CaCO3 Solution d acide thano que 1 1 Ac tone (propanone) (10 mL/bin me) Hydroxyde de calcium Ca(HO)2 R pulsion lectrostatique entre des micelles de cas ine Pratique exp rimentale Q1.

7 Proposer puis r aliser un protocole exp rimental afin d obtenir un caill . Justifier les tapes mises en uvre. Q2. Proposer puis r aliser un protocole exp rimental afin de d barrasser le caill des mati res grasses qu il contient. Justifier les tapes mises en uvre. Q3. Proposer et r aliser un protocole exp rimental afin de r pondre la probl matique suivante : La colle la cas ine est-elle efficace avec tous les mat riaux ? . Analyse documentaire : une autre colle La colle cyanoacrylate est constitu e d une esp ce chimique appel e cyanoacrylate d thyle qui peut r agir sur elle-m me pour former un polym re.

8 Document 6 : la colle au cyanoacrylate tape 1 : tape 2 : Q4. Identifier et entourer le groupe caract ristique du cyanoacrylate d thyle. Q5. Donner la formule topologique du produit obtenu l issue de l tape 1 du document 6. Q6. Quel param tre d clenche la r action de polym risation ? Avec R = CH2-CH3 pour le cyanoacrylate d thyle Extrait de The chemistry of superglue Coumpond interest