La chimie dans le sport

« Premières et Terminales Premières et Terminales • La chimie dans le sport DOSSIER DOSSIER 1 LA CHIMIE DANS LE SPORT 1 LA CHIMIE DANS LE SPORT Eric Bausson I.

CHIMIE ET MATÉRIAUX Parties des programmes de physique-chimie associées Programme de physique-chimie de Parties Première STI2D Matière et matériaux / Propriétés des matériaux et organisation de la matière Première STD2A Connaître et transformer les matériaux / Connaître et transformer les matériaux organiques et utiliser des matériaux innovants Terminale STL Terminale générale Ondes / Ondes acoustiques (ondes stationnaires) Constitution et transformation de la matière / Élaborer des stratégies en synthèse organique MOTS-CLÉS : polymères, matériau composite, textiles, catalyseur © Nathan ANGLE CHOISI : À travers l’utilisation de documents de natures diverses, issus en grande majorité du site Mediachimie, le lecteur prendra conscience, si ce n’est pas déjà le cas, de la richesse de ce site et pourra poursuivre sa quête d’informations sur ce sujet non seulement à fort potentiel médiatique en cette année olympique mais aussi très intéressant eu égard aux nombreuses évolutions/innovations dont il fait l’objet. 1 À noter dans votre agenda : Colloque Chimie et sport organisé par la Fondation de la maison de la Chimie le 7 février 2024. Premières et Terminales DOSSIER 1 LA CHIMIE DANS LE SPORT A.

Introduction La chimie des matériaux joue un rôle important dans le sport, de la conception d’équipements, en passant par un meilleur confort de la pratique sportive jusqu’à l’amélioration des performances d’un(e) athlète, quel que soit son niveau. Par exemple, pour la pratique d’un sport, il faut le plus souvent des vêtements respirants et/ou favorisant une meilleure pénétration dans l’air, et offrant des conditions de sécurité augmentée mais aussi des chaussures performantes et confortables.

Pour les handi athlètes, les équipements ont également évolué et su s’adapter aux Para athlète avec lame lors d’une épreuve de saut en longueur.

© IPC différentes formes de handicaps physiques et mentaux et aux disciplines pratiquées pour permettre à ces sportives et sportifs non seulement d’accéder à la pratique du sport, en amateur ou en professionnel, mais également de performer. Nous allons aborder ici quelques facettes de la chimie des matériaux en utilisant quelques ressources disponibles sur le site Mediachimie.

Des activités vous sont proposées en lien avec les programmes officiels de lycée général et technologique. B.

Un exemple significatif d’évolution d’un matériau : la raquette de tennis Les toutes premières raquettes de tennis étaient des objets assez lourds.

Elles avaient un tamis réduit, étaient en bois, puis en aluminium.

Actuellement, elles sont en matériau composite. © Nathan C.

Evert jouant avec une raquette en bois (1972). © Wikimedia 2 R.

Federer avec une raquette en matériau coposite (2019) © John Walton – BelgaImage (DR) Un matériau composite est constitué de matériaux dont les propriétés individuelles se combinent pour former un matériau hétérogène ayant des performances globales fortement améliorées. Premières et Terminales DOSSIER 1 LA CHIMIE DANS LE SPORT Voici les constituants d’un matériau composite : Matrice Polymère thermoplastique ou polymère thermodurcissable + Renforts Fibres, tissus, nappes + Charges et/ou additifs Pour apporter ou modifier certaines propriétés Pour réaliser ce matériau, la matrice et les additifs, ainsi qu’éventuellement d’autres monomères réactifs, sont en général initialement dilués sous forme d’un mélange liquide appelé résine. Les propriétés recherchées avec les polymères sont vastes.

En premier lieu, la légèreté pour limiter la consommation énergétique en cas de mobilité, puis bien d’autres comme l’élasticité, l’inertie face aux produits chimiques (capacité à résister à différents types d’agressions chimiques liquides ou gazeuses), la transparence ou l’opacité, etc. Comme le fait une corde pincée de guitare, la raquette de tennis entre en vibration après impact de la balle, le plus souvent à proximité du centre de la raquette.

Ces vibrations sont marquées de « nœuds » et de « ventres » de vibration.

Si l’on tape la balle sur la raquette au niveau d’un ventre de vibration, une vibration se manifeste et cela peut occasionner, si cela se répète trop souvent, une douleur au niveau du coude (le fameux « tennis-elbow »). © Nathan Table d’harmonie d’une guitare percée d’une ouverture appelée rosace.

© Jean Gomez 3 Figure 1 : Nœuds et ventres de vibration le long d’une corde pincée de guitare. Premières et Terminales DOSSIER 1 LA CHIMIE DANS LE SPORT Activité 1 Après lecture du paragraphe 3.1.

du document « Les matériaux composites dans le sport » d’Yves Rémond et Jean-François Caron auquel vous pouvez aussi accéder à l’aide du QR code joint, veuillez répondre aux questions ci-dessous. 1 Donner les deux composants essentiels d’une raquette de tennis actuelle. ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... 2  ne raquette de tennis est-elle conçue pour faire coïncider le centre U de percussion de la balle sur la raquette avec un ventre ou un nœud de vibration ? Dans quel but ? ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... C.

Dans le textile sportif, les chimistes innovent sans cesse ! Parmi les nombreux composés de synthèse, les polymères (polyamides, poly­ esters, élasthanne, néoprène, polytétrafluoroéthylène, etc.) sont très souvent utilisés dans le textile sportif. © Nathan Combinaison de triathlon en néoprène.

(DR) 4 Tenue de cycliste sur piste en polytétrafluoroéthylène (PTFE).

© Europe 1 Premières et Terminales DOSSIER 1 LA CHIMIE DANS LE SPORT Un polymère est une macromolécule dans laquelle un motif se répète un très grand nombre de fois.

Il est formé à partir d’un ou deux monomères suivant la réaction chimique mise en jeu.

Voici deux exemples avec soit un seul monomère soit deux monomères formant ici à chaque fois un polyamide, la fonction amide se répétant : Monomère(s) consommé(s) Polymère formé Formule (s) Nom (s) Formule Nom H2N-(CH2)10-COOH acide amino-11undécanoïque -(NH-CO-(CH2)10)n- polyamide 11 HOOC-(CH2)4-COOH acide 1,6-hexanedioïque H2N-(CH2)6-NH2 -(NH-(CH2)6-NHCO-(CH2)4-CO)n- polyamide 6,6 hexane-1,6-diamine Ils sont connus respectivement sous les noms de Rilsan® et nylon 6-6.

Le premier polymère est dénommé « polyamide 11 » car le motif qui se répète contient 11 atomes de carbone et le second polymère est un « polyamide 6,6 » car, de part et d’autre de l’atome d’azote central, nous y dénombrons 6 atomes de carbone. Pour en savoir plus DE L’HUILE DE RICIN AU POLYAMIDE 1949 : De la matière première au monomère FRANCE ine de ricin Gra broyage Eure (27) pressage ricin (arbrisseau) d’Afrique 4 transformations chimiques acide 11- aminoundécanoïque H2N (CH2)10 COOH huile AFRIQUE Du monomère au polymère (États-U lon ni ny © Rislan (Fran s) s re ) ce fb Le Rislan© de 1949 à 1960 : La concurrence du nylon (n+1) H2N - (CH2 )10- COOH monomère motif O H2N - (CH2)10 - C - NH - (CH2)10 n- COOH + nH2O fonction amide Polymère : polyamide Rislan© VS Le nom Rislan© vient de la rivière Risle dans l'Eure. Le Rislan© de 1960 à nos jours : un polymère technique Le Rislan© « Granulés » le Rislan© « Poudre » seringues montures de lunettes carrosseries de voitures selles fusils de vélo 1960 transport pétrole et gaz © Nathan Aujourd’hui 5 revêtement anticorrosion et anti-abrasion pièces de voitures impressions 3D Aujourd’hui On peut découvrir l’obtention du monomère du polyamide 11 à partir d’huile de ricin avec cette ressource « Comment faire des polyamides à partir de l’huile de ricin ? Du ricin au Rilsan® : une réaction de polymérisation à la française » www.mediachimie.org/ressource/comment-faire-despolyamides-à-partir-de-lhuile-de-ricin-du-ricin-aurilsan-une-réaction Premières et Terminales DOSSIER 1 LA CHIMIE DANS LE SPORT Intéressons-nous dans un premier temps à un autre polymère, le polypropylène… Activité 2 En consultant la rubrique «Produit du jour» de la Société Chimique de France (SCF) consultable aussi à partir du site Mediachimie, veuillez répondre aux questions ci-dessous. 1  onner la formule semi-développée du réactif chimique permettant D la synthèse du polypropylène et indiquer son nom et celui de sa famille de produits organiques. ..................................................................................................................................................................................... 2 En déduire la formule semi-développée du motif répétitif du polypropylène. ..................................................................................................................................................................................... 3  uelle découverte effectuée en 1953 par Karl Ziegler et Gullio Natta a permis Q de rendre la synthèse du polypropylène possible ? Pourquoi ? ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... Après lecture partielle de l’article « Des textiles pour sportifs » de Fabien Roland, téléchargeable sur le site Mediachimie, veuillez répondre à la question ci-dessous. 4 Quelles propriétés le polypropylène donne-t-il aux textiles ? ..................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................... © Nathan Le polypropylène est issu de la pétrochimie.

Les chimistes, très sensibles à notre environnement, recherchent aussi des produits biosourcés (fabriqués à partir de ressources biologiques). 6 Tee-shirt de running en polypropylène © Wiggles Premières et Terminales DOSSIER 1 LA CHIMIE DANS LE SPORT Voici un de ceux-ci parmi tant d’autres… Activité 3 Un exemple intéressant d’équipement de sport à étudier est celui présenté dans la vidéo « La chimie et les chaussures de course » sur le site Mediachimie, présentant un produit innovant le « Pebax® Rnew ». Vue en 3D du « Pebax® Rnew » © Arkema Le caoutchouc, qu’il soit naturel ou synthétique, est toujours utilisé dans les chaussures de sport mais d’autres produits récents, issus de la recherche en Chimie, sont notamment incorporés dans les semelles pour augmenter significativement leurs rendements, favoriser l’amorti ou encore contrecarrer le.... »