投稿者: yako77

QU’Est-Ce QU’Un Capteurs Tactiles ?

Un capteur tactile est un capteur qui imite le sens du toucher humain.

Le dispositif de détection utilisé est un capteur qui convertit la pression et les vibrations de la surface de contact en un signal électrique. Divers efforts technologiques, notamment autour de la technologie des capteurs, ont été déployés pour imiter le fonctionnement de ce capteur au sens du toucher humain. En outre, les Capteurs tactiles intègrent de multiples informations, telles que la sensibilité à la température, et certains sont capables d’estimer la texture d’objets sensibles.

La sensation tactile est essentielle pour le développement de la technologie robotique, non seulement pour évaluer les propriétés et les textures des objets, mais aussi parce qu’elle joue un rôle important dans les mouvements humains de base, comme saisir des objets avec la force appropriée et écrire avec un stylo dans la main.

Utilisations Des Capteurs Tactiles

Les capteurs tactiles sont utilisés dans les domaines du diagnostic médical et de la robotique, ainsi que dans les applications industrielles.

Récemment, cependant, les applications dans l’espace de jeu et le métavers, tels que représentés par la réalité virtuelle (RV), le nom générique de la technologie haptique, Haptics, sont également très attendues.

1. Applications Médicales Des Capteurs Tactiles

La capacité d’évaluer la dureté d’un objet permet de détecter avec une grande sensibilité la présence de “bosses” provenant du cancer du sein et de la prostate, contribuant ainsi à la détection précoce du cancer. Elle peut également être utilisée pour l’évaluation quantitative de la dermatite et de la xérodermie en évaluant la rugosité résultant de la rugosité de la surface.

2. Applications Des Capteurs Tactiles en Robotique

En robotique, le développement de capteurs imitant les doigts fournit des informations permettant d’ajuster la force de préhension en tant que capteurs pour les mains robotisées.

3. Applications Industrielles Des Capteurs Tactiles

Dans l’industrie, la surveillance de la texture des produits peut être utile pour le contrôle de la qualité.

4. L’Haptique Pour la RV

Dans le monde de la RV (Réalité Virtuelle), des lunettes pour la 3D ont déjà été commercialisées, et des applications pour reproduire un monde plus réaliste dans la RV sont travaillées en attachant des combinaisons et des gants à cette RV et en installant des Capteurs tactiles. Le principe des capteurs tactiles

Principe Des Capteurs Tactiles

Les capteurs tactiles utilisent divers phénomènes physiques pour convertir les forces de contact sur les objets en quantités électriques et se composent principalement de dispositifs de conversion (capteurs : éléments). Ces signaux électriques sont analysés par des circuits de traitement des signaux et de l’information. En principe, plusieurs modalités de détection peuvent être utilisées dans ces capteurs.

Par exemple, une méthode consiste à détecter la capacité électrostatique due aux changements provoqués par l’application d’une pression dans un espace conducteur en sandwich. Selon l’application, les éléments céramiques piézoélectriques (PZT : titanate de zirconate de plomb) sont généralement utilisés comme éléments de capteur dans de nombreux cas. Les éléments céramiques piézoélectriques, également connus sous le nom d’éléments piézoélectriques, produisent une variation de tension lorsqu’une pression est appliquée. C’est ce qu’on appelle l’effet piézoélectrique.

La disposition des ions dans le cristal solide d’un élément piézoélectrique est modifiée par l’application d’une pression, ce qui entraîne un phénomène appelé polarisation électrique, où une extrémité du cristal est chargée d’électricité positive et l’autre d’électricité négative. Les informations relatives à la pression et à la fréquence des vibrations sont converties en signaux électriques par l’élément piézoélectrique, qui peuvent ensuite être convertis en informations tactiles par l’intermédiaire des circuits de traitement analogiques et numériques respectifs comprenant des ASIC et d’autres dispositifs.

En outre, en tant que principe optique, la position de contact d’un objet sur la surface du capteur peut être saisie en détectant les changements de la lumière diffusée dans le guide d’ondes lumineuses à l’intérieur du capteur.

Autres Informations Sur Les Capteurs Tactiles

1. Marché Des Capteurs Tactiles

La taille du marché des Capteurs tactiles devrait atteindre 16 083,8 millions USD d’ici 2025, contre 8 204,9 millions USD en 2019.

Les Capteurs tactiles sont un élément clé pour soutenir le développement de robots capables de travailler avec les humains. Par exemple, un robot appelé RoCycle est en cours de développement au MIT aux États-Unis, où des Capteurs tactiles qui identifient les matériaux sont intégrés dans la main du robot pour lui permettre de reconnaître et de trier le papier, le plastique et le métal.

L’université de technologie de Pohang, en Corée du Sud, met au point un capteur d’empreintes digitales humaines qui utilise des nanosprings et d’autres matériaux pour détecter d’infimes pressions et vibrations. À la suite de ce développement, les informations obtenues par le capteur tactile ont été analysées à l’aide de l’apprentissage automatique et il a été annoncé que huit types de fibres pouvaient être distingués avec une précision de 99,8 %. À mesure que la précision des capteurs tactiles s’améliore, la demande devrait augmenter, en particulier dans l’industrie de la robotique.

2 Capteurs Tactiles Mems

Les MEMS (systèmes microélectromécaniques) sont des dispositifs dans lesquels des capteurs, des circuits électroniques, etc. sont intégrés sur un substrat à l’aide de la technologie de microfabrication.

Ces dernières années, les capteurs tactiles ultrasensibles utilisant la technologie MEMS ont attiré l’attention.

3. Expansion Dans Le Domaine de L’Haptique

L’haptique ne se limite pas au monde de la RV, elle trouve également sa place dans divers domaines familiers. Citons par exemple les boutons d’accueil sur les écrans de smartphones, les systèmes de navigation sur les tableaux de bord des véhicules électriques, les stylets pour l’authentification électronique et les claviers de PC.

Dans ces domaines, la manière de réaliser des capteurs tactiles compacts, légers, minces et réalistes est cruciale en termes de technologie haptique. Les fabricants travaillent donc d’arrache-pied pour développer une technologie MEMS, une technologie de dispositifs piézoélectriques et des logiciels d’application à la pointe du progrès.

QU’Est-Ce QU’Une Machine à Mesurer la Longueur ?

Une machine à mesurer la longueur est, comme son nom l’indique, un appareil permettant de mesurer la longueur.

Aujourd’hui, la longueur est définie par la distance parcourue par la lumière en une unité de temps, sur la base de la vitesse de la lumière. Il existe deux méthodes différentes pour mesurer la longueur : la méthode directe et la méthode indirecte.

• La Méthode Directe.
  Il s’agit d’une méthode de mesure de la longueur qui consiste à la comparer à une longueur, une échelle ou une échelle standard à l’aide d’outils de mesure couramment utilisés, tels qu’une règle, un mètre ruban, un pied à coulisse ou un micromètre.
• Méthode Indirecte
  Il s’agit d’une méthode de mesure de la longueur qui fait appel à d’autres grandeurs physiques liées à la longueur ou à des méthodes électriques ou optiques.

Dans de nombreux cas, la longueur peut être mesurée par la méthode directe, mais dans le cas de structures longues ou d’objets microscopiques de l’ordre du micron, la méthode indirecte est utilisée car il est difficile de préparer une longueur standard (échelle). Les méthodes indirectes sont également utilisées lorsque l’objet a une forme complexe, est inaccessible ou ne peut être touché.

Utilisations Des Machines à Mesurer la Longueur

Les machines à mesurer la longueur sont utilisées dans de nombreux domaines, mais il convient de choisir celle qui convient le mieux à l’application.

• De quelques millimètres à quelques dizaines de millimètres et suffisamment grandes pour tenir dans la paume de la main ou sur une table : règles et pieds à coulisse.
• Un peu plus grands et plus longs, de plusieurs centaines de millimètres à plusieurs mètres : mètre ruban, etc.
• Des objets d’une précision finie de l’ordre du micron, dont le résultat peut être observé au microscope : micromètre.
• Distances de quelques mètres à quelques dizaines de mètres sur le terrain : méthodes optiques (triangulation, mesure de longueur par laser).
• Mesure de fines irrégularités dans des produits industriels de précision tels que des lentilles ou des tranches de semi-conducteurs : interférométrie laser.

En outre, des technologies telles que la tomographie à rayons X sont utilisées pour mesurer l’intérieur d’objets inaccessibles à la lumière ou au stylet. En outre, l’industrie des nanotechnologies exige des mesures au niveau du nanomètre, qui sont effectuées par des méthodes faisant appel à la microscopie électronique à balayage. Des méthodes de mesure de longueur basées sur l’analyse d’images sont également en cours de développement, comme le récent développement d’applications de mesure de longueur à partir d’appareils photo de smartphones.

Principe Des Machines à Mesurer la Longueur

La définition d’un mètre est “la longueur parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 de seconde”. Le prototype du mètre basé sur cette définition est l’étalon de longueur. En principe, la méthode directe est une comparaison avec ce prototype métrique.

Un principe de mesure basé sur la définition de la longueur consiste à mesurer le temps de vol (ToF) de la lumière. En raison de la très grande vitesse de la lumière, une technologie électronique sophistiquée est nécessaire. De nos jours, de nombreux instruments de type laser (ToF) utilisent généralement une méthode de mesure basée sur la différence de phase entre la lumière incidente modulée en intensité et la lumière réfléchie.

Par définition, il s’agit du comportement de la lumière dans le vide, de sorte qu’en pratique, une correction de l’indice de réfraction de l’air est nécessaire. L’interférométrie laser utilise le phénomène d’interférence entre les faisceaux laser.

En analysant les franges d’interférence produites lorsque la lumière réfléchie par la surface de référence et la lumière réfléchie par la surface de mesure pour le même rayonnement laser interfèrent l’une avec l’autre, la distance de la surface de mesure par rapport à la surface de référence peut être mesurée à quelques nm près. Un certain nombre d’instruments de mesure de la longueur sont présentés à titre d’exemple, mais il existe un grand nombre de méthodes.

Autres Informations Sur Les Machines à Mesurer la Longueur

1. Comment Utiliser Les Machines à Mesurer la Longueur ?

La machine à mesurer les longueurs horizontale utilisée dans de nombreuses machines à mesurer les longueurs se compose d’un lit, d’une table à mouvement alternatif avec une échelle standard intégrée qui se déplace sur le lit, d’un microscope de mesure pour observer l’échelle standard, d’une surface de mesure sur laquelle l’échantillon est placé sous une force de mesure constante et d’une table de mesure qui supporte l’échantillon à mesurer. On connaît deux types d’instruments de mesure de longueur horizontale : ceux qui satisfont au principe d’Abbe et ceux qui satisfont au principe d’Eppenstein.

Dans les machines à mesurer la longueur horizontale dont la structure satisfait au principe d’Abbe, la mesure est effectuée en plaçant l’axe de mesure de l’échantillon et la face de l’échelle standard sur la même ligne droite, de sorte que les erreurs de mesure dues à la déviation angulaire par rapport à l’axe de mesure de la table alternative en raison de la non-rectitude du lit peuvent être ignorées.

D’autre part, dans les machines à mesurer la longueur horizontale dont la structure satisfait au principe d’Eppenstein, la mesure est effectuée pour éliminer les erreurs de mesure dues à la non-rectitude du lit en configurant la longueur focale de l’objectif pour la règle standard de manière à ce qu’elle soit égale à la distance entre l’axe de mesure de l’échantillon et la règle standard lorsqu’ils sont séparés, et en plaçant optiquement le plan focal de l’objectif sur la règle standard. La mesure est effectuée en plaçant optiquement le plan focal de la lentille sur l’échelle standard.

2. Machines à Mesurer la Longueur Par Laser

Les machines à mesurer la longueur au laser émettent un faisceau laser sur un objet testé et utilisent la lumière réfléchie pour mesurer la distance de l’objet testé. Les machines à mesurer les longueurs au laser sont appelées “capteurs de déplacement” ou “capteurs de distance”, en fonction de la distance à mesurer.

• Capteur de Déplacement
  Les machines de mesure de longueur qui mesurent de courtes distances (dizaines à centaines de millimètres) en microns.
• Capteurs de Distance
  Il s’agit de machines de mesure de longueur qui mesurent de longues distances (de quelques millimètres à plusieurs mètres) en millimètres.

Les deux méthodes de mesure connues pour les machines à mesurer la longueur susmentionnées sont la triangulation et la méthode du temps de vol (ToF).

Triangulation
Il s’agit d’une méthode de mesure qui utilise le principe de la triangulation basée sur la lumière réfléchie et qui consiste en une Machines à la longueur avec un élément émetteur de lumière et un élément récepteur de lumière. Un laser à semi-conducteur est utilisé comme élément émetteur de lumière. Dans la méthode de mesure, un faisceau laser focalisé par le laser à semi-conducteur à travers une lentille de projection est irradié sur l’échantillon. Une partie de la réflexion diffuse de la lumière laser irradiée sur l’échantillon forme une image ponctuelle sur l’élément récepteur de lumière via la lentille réceptrice de lumière. Le déplacement de l’échantillon peut être mesuré en détectant et en calculant la position de l’image ponctuelle.

Un système utilisant un élément récepteur de lumière CMOS (Complementary Metal Oxide Semi-conductor) est appelé système CMOS, tandis qu’un système utilisant un élément récepteur de lumière CCD (Charge Coupled Device) est appelé système CCD. La méthode CCD utilise un CCD (dispositif à couplage de charge) comme élément récepteur de lumière.

Temps de Vol (Tof)
Cette méthode mesure la distance en mesurant le temps nécessaire à la lumière irradiée pour être réfléchie par l’échantillon et reçue par l’élément récepteur de lumière. Deux méthodes sont connues : la méthode de distance par différence de phase, qui utilise la différence de phase entre les longueurs d’onde émises et reçues, et la méthode de propagation d’impulsions, qui émet un faisceau laser avec une largeur d’impulsion fixe.

QU’Est-Ce QU’Une Diodes Laser ?

Une diode laser est une lumière qui utilise l’émission par recombinaison d’un semi-conducteur.

L’émission par recombinaison se produit lorsqu’un électron et un trou (trou) se rencontrent à la jonction et que l’énergie supplémentaire qu’ils ont en commun devient de la lumière.

La lumière des diodes laser est une lumière laser à longueur d’onde unique et à alignement de phase, également connue sous le nom de laser à semi-conducteur et décrite comme LD. La couleur de la lumière laser à semi-conducteur est déterminée par les éléments constitutifs du semi-conducteur. Par exemple, InGaN est UV à vert (380-540 nm), AlGaInP est rouge (620-700 nm) et InGaAsP est IR. Les substrats respectifs sont “GaN” pour InGaN, “GaAs” pour AlGaInP et “InP” pour InGaAsP.

Les LED émettent de la lumière de la même manière que les lasers à semi-conducteurs, mais la phase et la gamme de longueurs d’onde de la lumière sont plus variées que dans les lasers à semi-conducteurs. Ainsi, contrairement aux LED (diodes électroluminescentes), les lasers à semi-conducteurs émettent de la lumière selon un principe dit “d’émission induite”, ce qui permet d’émettre une lumière intense avec une phase bien définie.

Utilisations Des Diodes Laser

Les diodes laser sont largement utilisées dans les appareils grand public. En effet, elles sont de petite taille et peuvent être produites en masse, ce qui permet de maintenir les coûts de production à un niveau bas.

Dans les équipements informatiques, les diodes laser sont utilisées dans les capteurs optiques pour les lecteurs optiques tels que les CD, DVD et BD, les photocopieurs, les imprimantes laser et les équipements de communication à base de fibres optiques. Les applications à haute puissance comprennent les marqueurs laser et les machines de traitement laser.

La nature de la lumière laser, résistante à la diffusion et d’une grande portée, a également été utilisée dans les instruments d’arpentage et les pointeurs laser pour pointer des objets. Son utilisation s’est largement répandue avec la miniaturisation et la réduction du prix des éléments laser à semi-conducteur rouge de faible puissance.

Principe Des Diodes Laser

Dans les diodes laser, la lumière est émise lorsque des trous (trous électroniques) et des électrons se recombinent sous l’application d’une tension.

Le photon émis déclenche la recombinaison d’un autre électron avec le trou, l’un après l’autre, en émettant un photon, de sorte que la lumière générée a la même phase et la même longueur d’onde. La longueur d’onde de la lumière étant toujours constante, ces diodes sont utilisées dans les situations où une quantité constante de lumière est nécessaire, telles que les lecteurs de codes-barres, les pointeurs laser et les communications par fibre optique.

Autres Informations Sur Les Diodes Laser

1. Spécifications Des Diodes Laser

La courbe L/I est utilisée pour comprendre les spécifications des diodes laser. Cette courbe permet d’enregistrer le courant d’entraînement fourni en fonction de l’intensité lumineuse émise.

Cette courbe est utilisée pour déterminer le point de fonctionnement (courant d’entraînement à la sortie d’émission nominale) et le courant de seuil (courant de démarrage du laser) du laser, et est également utilisée pour déterminer le courant nécessaire pour obtenir une puissance de sortie élevée à un courant particulier.

La lecture de ce diagramme de courbe montre que la sortie optique dépend fortement de la température et qu’à mesure que la température augmente, les caractéristiques du laser diminuent également. Il est donc possible de visualiser et d’estimer l’efficacité de la Diodes laser en intégrant la courbe L/I.

2. La Différence Entre Les Diodes Laser ET Les Diodes ÉLectroluminescentes

Les diodes électroluminescentes se caractérisent par le fait que la lumière n’est pas en phase et se diffuse donc radialement. En revanche, les diodes laser sont en phase et produisent donc un faisceau de lumière linéaire.

Dans les diodes électroluminescentes, la couche émettrice de lumière a une grande surface, ce qui rend difficile l’entrée de la lumière dans une petite fibre avec un petit système de cœur. En revanche, les diodes laser ont une couche d’émission étroite, mais elles peuvent facilement pénétrer dans des fibres optiques dotées d’un petit système de cœur.

Dans les diodes laser, les photons émis sont déclenchés par la recombinaison des trous et des électrons lorsqu’une tension est appliquée, et d’autres électrons se recombinent avec les trous l’un après l’autre pour émettre des photons (émission induite). La lumière produite est donc de même phase et de même longueur d’onde. En revanche, la lumière produite par les diodes électroluminescentes présente différentes phases et longueurs d’onde.

3. Durée de Vie Des Diodes Laser

La durée de vie moyenne d’une Diodes laser dépend de l’environnement d’utilisation (température de fonctionnement, électricité statique, surtensions de l’alimentation) et est généralement estimée à 10 000 heures. Parmi les facteurs environnementaux qui influencent la durée de vie, la température de fonctionnement est abordée ici.

Tout d’abord, l’effet de la température de fonctionnement est qu’une augmentation de 10°C de la température de fonctionnement réduirait la durée de vie de moitié, et si la température continue d’augmenter au-delà de la température de fonctionnement maximale, le risque d’endommagement de la Diodes laser et de dégradation des performances à long terme devient plus important. Il est donc recommandé d’utiliser des dissipateurs de chaleur (plaques rayonnantes) pour évacuer la chaleur à l’intérieur du produit vers l’extérieur afin d’éviter autant que possible les effets de la production de chaleur.

Qu’est-ce que le ferrocyanure de potassium ?

Le ferrocyanure de potassium est un composé inorganique et un sel complexe dont la formule chimique est K4[Fe(CN)6].

Il est également connu sous les noms d’acide de fer (II) hexacyanide de potassium et de sels de sang jaune. La substance se présente souvent sous la forme d’un trihydrate. Elle était autrefois synthétisée par chauffage intense de sang et d’os d’animaux avec du fer et du carbonate de calcium, d’où le nom de sels de sang jaune.

Le ferrocyanure de potassium est une substance désignée comme substance dangereuse qui doit être étiquetée et notifiée par son nom en vertu de la loi sur la santé et la sécurité au travail.

Utilisations du ferrocyanure de potassium

Le ferrocyanure de potassium a un certain nombre d’utilisations, notamment comme révélateur pour les plans, comme réactif pour détecter les ions de fer et comme réactif stabilisant pour le fer, le cuivre et l’argent. La substance est également utilisée comme agent de coloration pour la microscopie électronique dans des domaines tels que l’histocytochimie.

Ceci est dû à la propriété des métaux lourds, qui ont une densité électronique élevée, offrant un contraste supérieur lorsqu’ils sont observés au microscope électronique par rapport aux éléments qui composent le tissu de l’échantillon. Ils empêchent également la coagulation du sel et sont donc parfois ajoutés au sel et autorisés comme additifs alimentaires.

1. Détection des ions fer (II)

Lorsqu’il est utilisé dans des expériences chimiques, le ferrocyanure de potassium est souvent appelé acide de fer (II) hexacyanure de potassium. L’ajout d’ions fer (II) à une solution d’acide fer (II) hexacyanide de potassium produit un précipité bleu-blanc d’acide fer (II) hexacyanoferrate (II).

L’addition à une solution d’ions de fer trivalent produit un précipité bleu foncé (bleu de Prusse, bleu de Berlin).

2. Additif alimentaire

Le ferrocyanure de potassium a été interdit comme additif alimentaire en raison de ses effets nocifs sur le corps humain, mais il est désormais autorisé comme additif alimentaire au motif qu’il n’affecte pas l’homme.

Le ferrocyanure de potassium est utilisé comme additif pour empêcher la coagulation du sel, et son ajout à d’autres substances que le sel est interdit.

Propriétés du ferrocyanure de potassium

formule chimique	K4[Fe(CN)6]⋅3H2O
Poids moléculaire	422,39
Point de fusion	70°C
Apparence à température ambiante	cristaux jaunes ou de poudre.
Densité	1,85 g/mL
Solubilité dans l’eau	soluble dans l’eau et pratiquement insoluble dans l’éthanol
Solution aqueuse	jaune pâle

Le ferrocyanure de potassium anhydride a un poids moléculaire de 368,4 et un numéro d’enregistrement CAS de 13943-58-3. Il se présente à température ambiante sous la forme d’une poudre hygroscopique incolore. Sa densité est de 1,88 g/mL.

Le trihydrate formé par l’absorption de l’humidité de l’air est une substance dont la formule moléculaire est K4[Fe(CN)6]⋅3H2O. Il a un poids moléculaire de 422,39, un point de fusion de 70°C et se présente à température ambiante sous forme de cristaux jaunes ou de poudre.

Sa structure cristalline est monoclinique, sa densité est de 1,85 g/mL et son numéro d’enregistrement CAS est 14459-95-1. Il est soluble dans l’eau et pratiquement insoluble dans l’éthanol. La solution aqueuse est jaune pâle.

Types de ferrocyanure de potassium

Le ferrocyanure de potassium est principalement vendu comme produit réactif pour la recherche et le développement. La substance est généralement vendue sous forme de K4Fe(CN)6 – 3H2O trihydraté ou sous forme de solution, par exemple à 1 %.

Le trihydrate est vendu en volumes de 5g, 25g, 100g, 500g, etc. L’offre est centrée sur des contenances faciles à manipuler en laboratoire. Il est vendu comme un produit réactif qui peut être conservé à température ambiante.

Autres informations sur le ferrocyanure de potassium

1. Synthèse du ferrocyanure de potassium

Le ferrocyanure de potassium peut être synthétisé à partir de cyanure de sodium, de sulfate de fer (II) et de chlorure de potassium. Il peut également être synthétisé par la réaction de quantités excessives de cyanure de potassium avec du sulfate de fer (II).

2 Réaction chimique du ferrocyanure de potassium

Le [Fe(CN)6]4- (ion ferrocyanure) ne présente pas la toxicité des cyanures inorganiques en raison de la stabilité du ligand CN- lorsqu’il est ionisé en solution aqueuse. Cependant, il se décompose lorsqu’on lui ajoute de l’acide sulfurique dilué chaud, produisant du cyanure d’hydrogène. Il est également possible d’obtenir K3[Fe(CN)6]⋅KI en faisant réagir du ferrocyanure de potassium avec de l’iode.

Qu’est-ce que le phénol ?

Le phénol est un composé aromatique comportant un groupe hydroxy.

À température ambiante, le phénol est un cristal solide et incolore à l’odeur caractéristique. Dans l’Antiquité, le phénol était obtenu à partir du goudron de houille. Aujourd’hui, le phénol est produit à partir du benzène par des méthodes de sulfonation, de chloration et de cumène.

Bien que le phénol ait un fort effet bactéricide, il est toxique et doit être manipulé avec précaution car il est corrosif pour la peau.

Utilisations du phénol

Le phénol est utilisé comme matière première pour le bisphénol A, une résine phénolique et la résine époxy, la résine polycarbonate, le nylon, le caprolactame et l’aniline. Il peut également être utilisé comme matière première pour une large gamme d’autres produits chimiques, y compris les colorants, les surfactants, les produits agrochimiques, les produits pharmaceutiques et leurs intermédiaires.

Le phénol peut être utilisé comme désinfectant, stérilisant et antiseptique en raison de son fort effet bactéricide. Pour la désinfection, on utilise une solution aqueuse de phénol à 1-5%.

Il peut également être utilisé pour soulager la douleur et les démangeaisons en raison de son faible effet anesthésiant.

Propriétés du phénol

Le phénol a une densité de 1,07 g/cm3, un point de fusion de 40,5°C, un point d’ébullition de 181,7°C, une formule spécifique de C6H5OH et un poids moléculaire de 94,11. Il est bien soluble dans les solvants organiques tels que l’éthanol et l’éther diéthylique. Il est quelque peu insoluble dans l’eau. Contrairement aux groupes hydroxy des alcools, les groupes hydroxy du phénol sont faiblement acides.

Au sens large, le terme phénol désigne tous les composés dans lesquels un groupe hydroxy est attaché à un anneau aromatique. Dans un sens plus étroit, il désigne l’hydroxybenzène, le composé le plus simple parmi les phénols. En d’autres termes, il s’agit de composés dans lesquels un atome d’hydrogène du benzène a été remplacé par un groupe hydroxyle.

Autres informations sur le phénol

1. Effets de résonance et tautomérie céto-énol des phénols

L’ion phénoxyde de la base conjuguée du phénol est stabilisé par l’effet de résonance du cycle aromatique. Il présente une constante de dissociation de l’acide supérieure de plus de cinq ordres de grandeur à celle des alcools à groupements hydroxylés. En effet, la constante de dissociation acide du phénol est pKa = 9,95. Le phénol est donc faiblement acide et forme des sels avec des espèces cationiques. Les sels de phénol peuvent être nommés en combinant le nom de l’espèce cationique avec celui du phénoxyde.

On pense également que la cyclohexadiénone est issue du phénol par tautomérie céto-énolique. Cependant, les phénols existent surtout sous forme d’énol. En effet, contrairement aux énols aliphatiques, lorsque les phénols mutent vers la forme céto, l’effet déstabilisant de la perte d’aromaticité est important.

2. Réactions du phénol

Le phénol réagit avec le sodium et l’hydroxyde de sodium pour donner du phénoxyde de sodium. Le phénol peut être condensé avec l’anahydride phtalique pour donner de la phénolphtaléine.

Lorsqu’une solution aqueuse de brome est ajoutée à une solution aqueuse de phénol, le 2,4,6-tribromophénol est synthétisé. La nitration du phénol peut produire de l’acide picrique. Toutefois, comme le phénol est oxydé par l’acide nitrique concentré, il doit d’abord être sulfoné avec de l’acide sulfurique concentré avant la nitration.

3. Détection du phénol

Les composés comportant des groupes hydroxy phénoliques peuvent être détectés simplement à l’aide de solutions aqueuses de chlorure de fer (III). Une goutte de solution aqueuse de chlorure de fer (III) produit un complexe fer-phénol qui vire au violet rougeâtre ; Fe3+ est un ion à six coordinations. L’ion phénoxyde est considéré comme stériquement encombrant, ce qui donne des complexes tels que [Fe(OC6H5)n(H2O)6-n]3-n.

Qu’est-ce que la pyridine ?

La pyridine est l’un des composés hétérocycliques dont la structure est caractérisée par le remplacement de l’atome de carbone du benzène par un atome d’azote.

Elle est également connue sous le nom d'”azabenzène”.

Utilisations de la pyridine

Voici quelques exemples des principales utilisations de la pyridine :

1. Les nucléophiles

En raison de la présence de paires d’électrons solitaires dans les atomes d’azote de la pyridine, celle-ci est une base faible. La pyridine peut donc être utilisée non seulement comme solvant mais aussi comme nucléophile.

L’acétylation des alcools avec l’anhydride acétique en est un exemple. En utilisant la pyridine comme solvant, la pyridine attaque nucléophilement le groupe carboxy de l’anhydride acétique. En conséquence, l’ion acide acétique est désorbé et l’espèce active électrophile, l’ion N-acétylpyridinium, est générée. Cela facilite l’attaque nucléophile sur l’alcool et l’acétylation se déroule sans problème.

2. Matière première pharmaceutique

La pyridine est également utilisée comme matière première pharmaceutique. Par exemple, elle est utilisée comme matière première pour l’agent antibactérien zinc pyrithione, qui peut servir d’agent antisalissure ou de désinfectant lorsqu’il est mélangé à de la peinture ou à du shampoing.

Elle est également utilisée comme solvant et médiateur de réaction pour les analgésiques et les sels métalliques anhydres, comme matière première pour les produits pharmaceutiques, comme surfactant, comme matière première pour les additifs alimentaires et comme accélérateur de vulcanisation pour le caoutchouc synthétique.

Autres informations sur la pyridine

1. Caractéristiques de la pyridine

La pyridine est un liquide incolore et transparent, très volatil, à l’odeur spécifique et fortement hygroscopique. Elle est soluble dans l’eau ainsi que dans les solvants organiques tels que l’alcool, l’éther et le benzène.

En vertu de la loi sur les services d’incendie, il est classé comme un liquide hydrosoluble de classe 4 (pétrole n° 1) et en vertu de la loi sur les RRTP comme une substance chimique désignée de classe 1. Lors du stockage, conserver dans un endroit frais et bien ventilé, dans un récipient à l’abri de la lumière.

Très toxique pour les organismes aquatiques. Comme il n’y a pas de liaisons sujettes à l’hydrolyse, une fois déversé dans la nature, il est difficilement décomposé et s’accumule dans l’eau. Lors de l’élimination du produit, le neutraliser et suivre les instructions des autorités locales.

La pyridine est absorbée par le corps humain par diverses voies, notamment la peau, le tractus gastro-intestinal et les poumons, mais il est relativement peu probable qu’elle s’accumule dans les tissus du corps et elle est facilement excrétée à l’état non réagi ou sous forme de métabolite. Toutefois, l’exposition à des concentrations bien supérieures au niveau admissible peut provoquer une dépression du système nerveux central et une irritation de la peau et de la trachée, entraînant une perte de conscience, de sorte qu’il convient de manipuler le produit avec précaution.

2. Méthodes de synthèse de la pyridine

La pyridine a un point d’ébullition élevé de 115°C et est un solvant difficile à éliminer par décompression. Par conséquent, si la pyridine doit être éliminée, il est recommandé de la mélanger avec du toluène et de la transférer dans la couche aqueuse par ébullition azéotropique ou par fractionnement avec de l’acide chlorhydrique dilué.

L’une des méthodes de synthèse de la pyridine est la “méthode de synthèse de la pyridine de Hantzsch (Hantzsch)”. Il s’agit d’une méthode de synthèse par laquelle la dihydropyridine obtenue par l’action de l’ammoniac sur deux molécules de β-céto esters et une molécule d’aldéhyde est dérivée en pyridine par oxydation avec de l’acide nitrique. Cette méthode permet également de synthétiser des dérivés polysubstitués de la Pyridine.

3. Réactivité de la pyridine

Les pyridines, comme le benzène, sont connues pour leur résonance et leurs propriétés aromatiques. Cependant, l’électronégativité de l’azote étant supérieure à celle du carbone, la densité d’électrons π sur le cycle aromatique de la pyridine est plus faible que celle du benzène. La pyridine est donc moins susceptible de subir des réactions de substitution électrophile aromatique que le benzène, mais plus susceptible de subir des réactions de substitution nucléophile aromatique.

Lorsque des réactions de substitution électrophile aromatique se produisent, des conditions de réaction rigoureuses sont requises. Par exemple, lors du remplacement d’un atome d’hydrogène de la Pyridine par un groupe nitro, il faut ajouter de l’acide nitrique concentré et de l’acide sulfurique fumant et effectuer la réaction à 300°C. Dans ce cas, la réaction se produit sélectivement sur le carbone en position 3.

La réaction avec des substances fortement oxydantes telles que l’acide sulfurique et l’acide nitrique peut provoquer des incendies et des explosions. La décomposition thermique produit également du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, des oxydes d’azote et des cyanures toxiques. Comme il y a eu des cas d’accidents dans le passé, il est recommandé que les opérateurs et les superviseurs soient conscients des risques d’empoisonnement, d’incendie et d’atteinte à l’environnement avant d’utiliser le produit.

Qu’est-ce que la pipéridine ?

La pipéridine est un composé organique classé parmi les amines hétérocycliques.

Sa formule chimique est C5H11N et sa structure est celle d’un anneau à six chaînons. Elle a un poids moléculaire de 85,15, un point de fusion de -7°C, un point d’ébullition de 106°C et est un liquide incolore à température ambiante. Sa densité est de 0,8606 g/cm3 (20°C) et son odeur d’amine est caractéristique.

Les alias comprennent “hexahydropyridine”, “pentaméthylèneimine”, “azacyclohexane” et “cyclopentimine”. Elle est miscible à l’eau et soluble dans les alcools, les éthers, le benzène et le chloroforme.

Utilisations de la pipéridine

Les principales utilisations de la pipéridine sont les accélérateurs de vulcanisation et les solvants pour le caoutchouc, ainsi que les agents de durcissement pour les résines époxy. En raison de sa structure moléculaire très simple, elle est une sous-structure de divers produits pharmaceutiques. La morphine, la pitidine et le fentanyl en sont des exemples typiques.

Une autre utilisation importante de la pipéridine en laboratoire concerne les réactions de déprotection dans la synthèse peptidique en phase solide. La synthèse peptidique en phase solide est une méthode couramment utilisée pour synthétiser chimiquement des peptides. Dans cette méthode, des billes de gel polymère dont la surface est modifiée par des groupes aminés sont utilisées comme phase solide et les chaînes d’acides aminés sont allongées une à une par une réaction de déshydratation-condensation.

Pour éviter l’autocondensation entre les acides aminés à allonger, on utilise des acides aminés dont les groupes fonctionnels autres que le point de réaction sont protégés par un groupe protecteur. En d’autres termes, le flux synthétique répète alternativement l’élongation par condensation et déprotection des acides aminés.

Parmi les méthodes de synthèse peptidique en phase solide, la méthode de synthèse Fmoc utilise un groupe 9-fluorénylméthoxy (groupe Fmoc) comme groupe protecteur à l’extrémité N-terminale. La pipéridine, une amine secondaire, est utilisée pour éliminer le groupe Fmoc.

Principe de la pipéridine

1. Comment la pipéridine est-elle produite 

La pipéridine est produite industriellement par réduction de la pyridine. Un exemple typique est l’hydrogénation, qui utilise un catalyseur à base de sulfure de molybdène (IV).

La pyridine peut également être réduite en pipéridine par la réduction de Birch en utilisant de l’éthanol, du sodium métallique et de l’ammoniac liquide.

2. Chimie de la pipéridine

La pipéridine est largement utilisée dans les réactions de conversion des cétones en énamines. Une utilisation typique des énamines produites est la réaction de l’énamine de Stork.

Dans cette réaction, l’énamine générée réagit avec un électrophile tel qu’un halogénure d’alkyle, un halogénure d’acyle ou un accepteur de Micheal, ce qui entraîne une α-substitution. Après l’insertion du substituant, l’hydrolyse permet à l’énamine d’être reconvertie en cétone. Elles sont également largement utilisées comme solvants et bases en chimie organique de synthèse.

3. Propriétés de la pipéridine

La pipéridine est un liquide hautement inflammable. La vapeur est plus lourde que l’air et peut s’enflammer à distance. Lorsqu’elle est brûlée, elle se décompose et les produits de décomposition émettent des gaz toxiques tels que des oxydes d’azote. Par conséquent, le composé est désigné comme un liquide inflammable de catégorie 4 et un liquide soluble dans l’eau de catégorie 1 en vertu de la loi sur les services d’incendie (Fire Services Act).

Il est toxique pour le corps humain, particulièrement corrosif pour les yeux, la peau et les voies respiratoires. L’inhalation de vapeurs à des concentrations élevées peut provoquer un œdème pulmonaire.

Types de pipéridine

La pipéridine est principalement vendue comme réactif pour la recherche et le développement. Elle est généralement vendue dans des bouteilles en verre et est disponible en 25 ml, 100 ml et 500 ml.

Elle est manipulée comme un réactif qui peut être conservé à température ambiante, mais c’est un liquide hautement inflammable qui peut être nocif pour le corps humain. Il convient donc de le manipuler avec précaution.

Qu’est-ce que la vitamine D3 ?

La vitamine D3, également connue sous le nom de calciférol, est une vitamine liposoluble.

La vitamine D va de D2 à D7, mais d’un point de vue physiologique, les vitamines D2 (ergocalciférol) et D3 sont considérées comme les plus importantes, et les deux sont jugées aussi puissantes l’une que l’autre. Elles participent toutes deux au métabolisme du calcium et du phosphore et sont importantes pour la santé des os.

La vitamine D2 se trouve dans les aliments végétaux tels que les champignons, tandis que la vitamine D3 se trouve dans les poissons gras. La vitamine D3 peut également être produite par la peau humaine. La vitamine D3 est synthétisée à partir du 7-déhydrocholestérol, un précurseur de la vitamine D3, abondant dans l’épiderme, sous l’action des rayons ultraviolets (UVB) et de la température corporelle.

Utilisations de la vitamine D3

La vitamine D3 est principalement utilisée pour maintenir la santé des os et l’homéostasie du calcium. On sait qu’une carence en vitamine D3 peut provoquer une ostéomalacie (ostéomalacie chez l’adulte et rachitisme chez l’enfant). La vitamine D3 présente également de nombreux avantages pour la santé, notamment une amélioration de la fonction immunitaire et des propriétés antioxydantes et anticancéreuses.

À l’étranger, elle peut être utilisée dans les aliments à des fins d’enrichissement nutritionnel pour lutter contre la carence en vitamine D. Elle est parfois utilisée comme supplément et est connue pour prévenir le rachitisme, l’ostéomalacie et l’ostéoporose.

La forme naturelle de la vitamine D3 ne peut pas agir dans l’organisme dans sa structure originale et doit être métabolisée par le foie et les reins pour obtenir la forme active de la vitamine D. Le risque de surdosage est faible, car le métabolisme est plus important que les taux sanguins de vitamine D3 pour qu’elle agisse dans le corps humain.

Les aliments à forte teneur en vitamine D sont le poisson, les produits laitiers et les champignons tels que les shiitakes (champignons japonais). Comme il est difficile d’obtenir des quantités suffisantes de vitamine D par l’alimentation, la biosynthèse par l’exposition au soleil est considérée comme la plus efficace. 

Propriétés de la vitamine D3

La vitamine D3 est une vitamine liposoluble essentielle aux activités biologiques et un nutriment produit in vivo par la photosynthèse. En tant que substance liposoluble, la vitamine D3 est insoluble dans l’eau, mais facilement soluble dans les graisses et les solvants organiques. Grâce à cette propriété, elle est stockée dans le tissu adipeux de l’organisme pendant de longues périodes.

La vitamine D3 est transformée in vivo en calcitriol (1,25-dihydroxyvitamine D3), une forme active dont le rôle est de réguler le métabolisme du calcium et du phosphore. Elle favorise notamment l’absorption du calcium dans le tractus intestinal et contribue à la formation et au maintien des os. Une carence en vitamine D entraîne une réduction de l’absorption du calcium et une déminéralisation des os.

Les troubles courants liés à la carence en vitamine D comprennent le rachitisme et l’ostéomalacie, et l’on sait également qu’elle augmente le risque d’ostéoporose.

Structure de la vitamine D3

La vitamine D3 (calciférol) est une vitamine liposoluble dont la formule moléculaire est C27H44O. Sa structure se caractérise par trois anneaux (A, B et C) et une longue chaîne d’hydrocarbures.

Elle est synthétisée à partir du 7-déhydrocholestérol et est ensuite activée in vivo en calcitriol, une hormone impliquée dans le métabolisme du calcium. Le métabolisme du calciférol en calcitriol est un processus important dans l’activation de la vitamine D et implique principalement les enzymes CYP2R1 et CYP27B1.

Autres informations sur la vitamine D3

Comment la vitamine D3 est-elle produite ?

La vitamine D3 est produite dans la nature et in vivo, mais des méthodes industrielles de production ont également été mises au point. Les méthodes synthétiques les plus courantes sont les suivantes

Synthèse des précurseurs de la vitamine D3 (pré-vitamine D3) à l’aide d’aldéhydes et de composés iodométhyléniques, suivie d’une isomérisation thermique en vitamine D3. Cette méthode permet d’obtenir de la vitamine D3 hautement purifiée.

Qu’est-ce que la pipérazine ?

La pipérazine est une amine hétérocyclique dont la formule chimique est C4H10N2 et le poids moléculaire 86,14.

Les amines hétérocycliques sont des amines cycliques contenant deux éléments différents dans l’anneau. La pipérazine doit être conservée dans un récipient à l’abri de la lumière après fermeture hermétique. Elle est généralement disponible sous forme d’hexahydrate C4H10N2∙6H2O.

Les sels de pipérazine comprennent le citrate (3C4H10N2-2C6H8O7) et l’adipate (C4H10N2-C6H10O4).

Utilisations de la pipérazine

Les sels de citrate, de phosphate et d’adipate de la pipérazine sont utilisés comme parasiticides vétérinaires contre les oxyures et les ascaris. Le mécanisme d’action par lequel ils sont efficaces en tant que parasiticides est le suivant.

Premièrement, en tant que substance analogue à l’acide gamma-aminobutyrique (GABA), elle agit sur les récepteurs GABA. Elle agit sur les récepteurs GABA présents dans les cellules musculaires somatiques du parasite, provoquant des perturbations de la transmission neuromusculaire. Elle paralyse de manière réversible les oxyures et les ascaris, ce qui permet au parasite d’être expulsé de l’organisme avec les fèces.

Propriétés de la pipérazine

La pipérazine est un cristal foliacé incolore, soluble dans l’eau et l’éthylène glycol. Les solutions aqueuses de pipérazine sont fortement basiques, avec un pKa de 9,8 ; le pH d’une solution à 10 % est de 10,8-11,8. Elle absorbe l’humidité et le dioxyde de carbone de l’air. La pipérazine est insoluble dans l’éther diéthylique.

À noter que le point de fusion et le point d’ébullition de la pipérazine sont respectivement de 104°C et de 145-146°C. Son point d’éclair est de 65°C et son point d’inflammation est de 320°C. Elle a la structure du cyclohexane avec deux groupes méthylènes remplacés par des NH. L’anneau à six membres, comme la pipérazine, est également appelé anneau pipérazine.

Autres informations sur la pipérazine

1. Comment la pipérazine est-elle synthétisée ?

La pipérazine est obtenue par réduction de la pyrazine avec du sodium et de l’alcool. Elle est également produite par la réaction du 1,2-dichloroéthane avec l’ammoniaque en utilisant de l’hydroxyde de sodium. Elle peut également être synthétisée par condensation de déshydratation de l’éthylène glycol et du 1,2-diaminoéthane.

2. Réactions de la pipérazine

Les groupes aminés de la pipérazine réagissent facilement avec le dioxyde de carbone. Selon le rapport entre la pipérazine et le dioxyde de carbone, il se forme du carbamate de pipérazine ou du bicarbamate de pipérazine. Comme seule une quantité limitée de pipérazine est libre dans le solvant, la volatilité est faible et le taux de précipitation de l’hexahydrate de pipérazine est faible.

3. Récupération du dioxyde de carbone avec la pipérazine

Les mélanges d’amines tels que la pipérazine sont largement utilisés dans l’élimination commerciale du dioxyde de carbone (EG : Carbon capture and storage). La pipérazine a un faible taux de pyrolyse et protège contre la dégradation oxydative de la méthyldiéthanolamine. La combinaison de méthyl diéthanolamine pipérazine et de pipérazine est plus stable que les mélanges de méthyl diéthanolamine pipérazine et d’autres amines. De plus, elle a une plus grande capacité à capturer le dioxyde de carbone et nécessite moins de travail.

4. Médicaments contenant des cycles de pipérazine

Les structures moléculaires d’un certain nombre de produits pharmaceutiques d’intérêt courant contiennent des cycles pipérazine. Il s’agit par exemple de la phénylpipérazine, de la benzylpipérazine, de la diphénylméthylpipérazine, de la pyridinylpipérazine et de la pyrimidinylpipérazine. D’autres exemples incluent les composés tricycliques (tricyclic compounds), dans lesquels l’anneau pipérazine est attaché à la fraction hétérocyclique par une chaîne latérale.

Qu’est-ce que l’hydrazine ?

L’hydrazine (également connue sous le nom de diamine ou de diamide) est la diamine la plus simple avec une densité de 1,013 g/cm3, un point d’ébullition de 114°C, un point de fusion de 2,0°C et la formule chimique N2H4. Elle est désignée comme substance toxique par la loi sur le contrôle des substances vénéneuses et délétères. Il s’agit d’un liquide faiblement basique, incolore, non fumant, facilement soluble dans l’eau et dégageant une légère odeur d’ammoniac. Il s’agit d’une base très réactive avec d’autres produits chimiques et d’un puissant agent réducteur. Il est très hygroscopique et se combine avec les molécules d’eau dans l’air pour former de l’hydrate d’hydrazine (N2H4∙H2O).

L’hydrazine est toxique et provoque des problèmes de santé en cas d’inhalation ou de contact (cancérogène).

Utilisations de l’hydrazine

L’hydrazine peut être conservée à température ambiante et est utilisée comme carburant (propulseur) pour les moteurs de fusées et comme agent propulseur pour le contrôle d’attitude dans les satellites et les sondes spatiales.

Elle est également utilisée dans des utilisations agricoles dans divers autres produits chimiques, tels que les mousses souples et dures, les piles à combustible, les fongicides, les herbicides et comme pesticide pour la lutte contre les mauvaises herbes et les parasites.

Les hydrates d’hydrazine sont aussi principalement utilisés dans la fabrication d’agents moussants pour le plastique, comme absorbeurs d’oxygène, agents de décarbonisation, ajustement du pH, agents réducteurs, catalyseurs de polymérisation, traitement de l’eau des chaudières et déferrisation des eaux usées.

Méthodes de production de l’hydrazine

Plusieurs méthodes ont été mises au point, le point clé étant le processus de formation de la liaison simple N-N. Les méthodes de production de l’hydrazine sont les suivantes

1. Procédé au peroxyde (également connu sous le nom de procédé Pechiney-Ugine-Kuhlmann)

Réaction de l’ammoniac et du peroxyde d’hydrogène en présence d’un catalyseur. Caractérisé par l’absence de sels comme sous-produits.

2. Procédé Olin-Raschig

La monochloramine est produite en mélangeant de l’hypochlorite de sodium et de l’ammoniac, puis en faisant réagir la monochloramine et l’ammoniac pour produire de l’hydrazine. Le NaCl est un sous-produit.

3. Procédé Bayer à la kétazine

Méthode industrialisée avant la mise au point du procédé au peroxyde. Synthétisée par la réaction de l’hypochlorite de sodium et de l’ammoniac dans l’acétone.

Effets sur l’homme

Connu pour affecter le système nerveux central, le foie et les reins lors d’une exposition aiguë chez l’homme. Une irritation de la peau et des yeux ainsi qu’une dermatite de contact allergique ont également été signalées, de sorte qu’il convient de faire preuve de prudence lors de son utilisation.