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Pour le journal voir Macromolecules Une macromolécule est une très grande molécule qui possède une masse moléculaire rel
Macromolécule
Pour le journal, voir Macromolecules.
Une macromolécule est une très grande molécule, qui possède une masse moléculaire relativement élevée. La notion de macromolécule a été introduite en 1922 par le chimiste allemand Hermann Staudinger. Une macromolécule formée d'unités chimiques similaires assemblées par des liaisons covalentes peut être décrite comme une molécule polymère, un ensemble de telles molécules est un polymère. De nombreuses protéines peuvent également être considérées comme des macromolécules.
Les macromolécules organiques peuvent résulter de processus biologiques (polymères naturels) ou bien être préparées à l'aide de réactions chimiques (polymères synthétiques).
Macromolécules naturelles
Les macromolécules naturelles sont organiques ou d'origine minérale. On peut citer les polysaccharides (cellulose, amidon...), les protéines (laine, soie...), les acides nucléiques, le caoutchouc naturel, etc.
L'importance des polymères naturels est considérable. La nature produit des dizaines de milliards de tonnes de cellulose chaque année.
Structure
La structure des macromolécules naturelles possède une complexité souvent due à la présence d'un motif qui se répète. Par exemple une protéine est un enchaînement d'acides aminés puisés parmi une vingtaine différents. De son côté, l'ADN est une répétition de bases prises parmi quatre nucléotides. Ces variétés sont à la base de la variété des protéines dans un cas, et de la possibilité de codage dans l'autre.
Les polysaccharides comme la cellulose sont constitués de chaînes où se reproduit un même motif (le glucose). La variété, dans ces macromolécules, vient du caractère aléatoire des branchements que la chaîne présente.
Le caoutchouc naturel est un des seuls polymères d'origine naturelle à posséder une structure où un motif s'enchaîne avec régularité.
Les polymères naturels minéraux sont de nature fort différente. Par exemple, les nanotubes de carbone peuvent être considérés comme des macromolécules puisque les atomes de carbone qui les constituent sont reliés par des liaisons carbone - carbone covalentes. À ce titre, ils ne se différencient pas des macromolécules organiques dont il a été question précédemment.
Propriétés
Les propriétés des macromolécules naturelles sont liés aux catégories (protéine, ADN...) auxquelles elles appartiennent. Par exemple, les protéines assurent trois fonctions : structurantes (fibre musculaire), spécifique (transport de l'oxygène), ou catalyse (enzyme).
Macromolécules artificielles
Elles sont soit obtenues par modification chimique de macromolécules naturelles, par exemple dans le but d'améliorer certaines propriétés, soit par synthèse à partir de monomère issus de la pétrochimie.
Macromolécules organiques obtenues par modification
On peut mentionner dans cette famille les esters cellulosiques tels l'acétate de cellulose ou la nitrocellulose.
Leur variété est particulièrement importante.
Macromolécules organiques purement synthétiques
Dans le cas de macromolécules d'origine synthétique, les arrangements moléculaires résultent de la polymérisation de molécules monomères.
Une macromolécule (chaîne polymère) résulte généralement de l'assemblage par des liaisons covalentes d'un grand nombre de motifs de répétition semblables (cas des homopolymères) ou différents (copolymères).
Les macromolécules d'origine synthétique sont généralement basées sur l'enchaînement covalent d'un grand nombre d'atomes de carbone qui forment le squelette macromoléculaire. On connaît toutefois des polymères synthétiques comportant des hétéroatomes caténaires tels l'oxygène (par exemple dans les polyéthers et les polyesters) ou l'azote (cas des polyamides, polyuréthanes...).
Il existe par ailleurs des macromolécules dont le squelette ne contient aucun atome de carbone, telles les silicones qui sont constitués d'enchaînements covalents d'atomes de silicium et d'oxygène (-Si-O-).
Macromolécules minérales
Les nanotubes de carbone sont aussi des macromolécules, ainsi que le graphite qui est constitué de grands feuillets d'atomes de carbone (macromolécules bidimensionnelles C2D).
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Nanotube de carbone -
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Structure du graphite
Dans le cas du diamant, la structure polymère, qui s'étend dans les trois directions de l'espace (macromolécule tridimensionnelle C3D), a les mêmes dimensions que celles du cristal.
Il existe d'autres structures polymères minérales, notamment dans la famille des silicates (voir l'article). On peut citer la macromolécule tridimensionnelle de dioxyde de silicium cristallin, dans laquelle les quatre atomes d'oxygène O d'un tétraèdre SiO4 sont mis en commun avec d'autres tétraèdres SiO4, ce qui conduit à un motif de répétition de formule SiO2,,.
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Tétraèdre SiO4 -
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Silice cristallisée (SiO2)n (atomes Si en gris et O en rouge)
Notes et références
- Définition IUPAC
- Maurice Bernard, Cours de chimie minérale, 2e éd., Éditions Dunod, 1994 (ISBN 2 10 002067 6), p. 244-245, 262-263.
- Jean-Pierre Mercier, Gérald Zambelli, Wilfried Kurz, Traité des matériaux, vol. 1, 3e éd., Introduction à la science des matériaux, Presses polytechniques et universitaires romandes (1999), p. 93, 94 (ISBN 2880744024) - Présentation en ligne - Lire en ligne.
- Jacques Angenault, La Chimie – dictionnaire encyclopédique, 2e édition, Éditions Dunod, 1995 (ISBN 2100024973), p. 318, 510-516.
- Raymond Quelet, Précis de chimie, Tome 1 - Chimie générale, 9e éd., Presses universitaires de France, 1966, p. 188.
Articles connexes
- Biomolécule (molécule naturelle organique, issue des règnes végétal ou animal)
- Polymère
- Polymère inorganique
- Matière plastique
- Centre de recherches sur les macromolécules végétales
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Auteur: www.NiNa.Az
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Pour le journal voir Macromolecules Une macromolecule est une tres grande molecule qui possede une masse moleculaire relativement elevee La notion de macromolecule a ete introduite en 1922 par le chimiste allemand Hermann Staudinger Une macromolecule formee d unites chimiques similaires assemblees par des liaisons covalentes peut etre decrite comme une molecule polymere un ensemble de telles molecules est un polymere De nombreuses proteines peuvent egalement etre considerees comme des macromolecules Les macromolecules organiques peuvent resulter de processus biologiques polymeres naturels ou bien etre preparees a l aide de reactions chimiques polymeres synthetiques Macromolecules naturellesProteine Les macromolecules naturelles sont organiques ou d origine minerale On peut citer les polysaccharides cellulose amidon les proteines laine soie les acides nucleiques le caoutchouc naturel etc L importance des polymeres naturels est considerable La nature produit des dizaines de milliards de tonnes de cellulose chaque annee Structure La structure des macromolecules naturelles possede une complexite souvent due a la presence d un motif qui se repete Par exemple une proteine est un enchainement d acides amines puises parmi une vingtaine differents De son cote l ADN est une repetition de bases prises parmi quatre nucleotides Ces varietes sont a la base de la variete des proteines dans un cas et de la possibilite de codage dans l autre Les polysaccharides comme la cellulose sont constitues de chaines ou se reproduit un meme motif le glucose La variete dans ces macromolecules vient du caractere aleatoire des branchements que la chaine presente Le caoutchouc naturel est un des seuls polymeres d origine naturelle a posseder une structure ou un motif s enchaine avec regularite Les polymeres naturels mineraux sont de nature fort differente Par exemple les nanotubes de carbone peuvent etre consideres comme des macromolecules puisque les atomes de carbone qui les constituent sont relies par des liaisons carbone carbone covalentes A ce titre ils ne se differencient pas des macromolecules organiques dont il a ete question precedemment Proprietes Les proprietes des macromolecules naturelles sont lies aux categories proteine ADN auxquelles elles appartiennent Par exemple les proteines assurent trois fonctions structurantes fibre musculaire specifique transport de l oxygene ou catalyse enzyme Macromolecules artificiellesElles sont soit obtenues par modification chimique de macromolecules naturelles par exemple dans le but d ameliorer certaines proprietes soit par synthese a partir de monomere issus de la petrochimie Macromolecules organiques obtenues par modification Dimensionnalite macromolecules monodimensionnelles cas des polymeres thermoplastiques schema de gauche et macromolecule tridimensionnelle cas des polymeres thermodurcissables a droite On peut mentionner dans cette famille les esters cellulosiques tels l acetate de cellulose ou la nitrocellulose Leur variete est particulierement importante Macromolecules organiques purement synthetiques Dans le cas de macromolecules d origine synthetique les arrangements moleculaires resultent de la polymerisation de molecules monomeres Une macromolecule chaine polymere resulte generalement de l assemblage par des liaisons covalentes d un grand nombre de motifs de repetition semblables cas des homopolymeres ou differents copolymeres Les macromolecules d origine synthetique sont generalement basees sur l enchainement covalent d un grand nombre d atomes de carbone qui forment le squelette macromoleculaire On connait toutefois des polymeres synthetiques comportant des heteroatomes catenaires tels l oxygene par exemple dans les polyethers et les polyesters ou l azote cas des polyamides polyurethanes Il existe par ailleurs des macromolecules dont le squelette ne contient aucun atome de carbone telles les silicones qui sont constitues d enchainements covalents d atomes de silicium et d oxygene Si O Macromolecules mineralesLes nanotubes de carbone sont aussi des macromolecules ainsi que le graphite qui est constitue de grands feuillets d atomes de carbone macromolecules bidimensionnelles C2D Nanotube de carbone Structure du graphite Dans le cas du diamant la structure polymere qui s etend dans les trois directions de l espace macromolecule tridimensionnelle C3D a les memes dimensions que celles du cristal Il existe d autres structures polymeres minerales notamment dans la famille des silicates voir l article On peut citer la macromolecule tridimensionnelle de dioxyde de silicium cristallin dans laquelle les quatre atomes d oxygene O d un tetraedre SiO4 sont mis en commun avec d autres tetraedres SiO4 ce qui conduit a un motif de repetition de formule SiO2 Tetraedre SiO4 Silice cristallisee SiO2 n atomes Si en gris et O en rouge Notes et referencesDefinition IUPAC a b et c Maurice Bernard Cours de chimie minerale 2e ed Editions Dunod 1994 ISBN 2 10 002067 6 p 244 245 262 263 Jean Pierre Mercier Gerald Zambelli Wilfried Kurz Traite des materiaux vol 1 3e ed Introduction a la science des materiaux Presses polytechniques et universitaires romandes 1999 p 93 94 ISBN 2880744024 Presentation en ligne Lire en ligne a et b Jacques Angenault La Chimie dictionnaire encyclopedique 2e edition Editions Dunod 1995 ISBN 2100024973 p 318 510 516 Raymond Quelet Precis de chimie Tome 1 Chimie generale 9e ed Presses universitaires de France 1966 p 188 Articles connexesBiomolecule molecule naturelle organique issue des regnes vegetal ou animal Polymere Polymere inorganique Matiere plastique Centre de recherches sur les macromolecules vegetales Portail de la chimie Portail de la biologie