LA CHIMIE ET LA GUERRE - L1 sciences Histoire des sciences
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LA CHIMIE ET LA GUERRE
L1 sciences
Histoire des sciences
le Pouvoir a besoin de se défendre • Développement technique militaire longtemps fondé sur un savoir- faire, un art de la guerre plutôt que sur un savoir, une science. • XVIème siècle : les ingénieurs de la renaissance passent d’états en états louant leurs connaissances intellectuelles. • XVIIIème siècle : Institutionnalisation des rapports entre l’état et les scientifiques (Le savant = un expert en matière de sciences mais aussi de techniques, utilisé et éduqué par l’état). MAIS aucun appel aux scientifiques lors des guerres. • Fin XVIIIème- XIXème siècle à la révolution: la France seule face à l’Europe entière; les scientifiques dans les assemblées révolutionnaires; La guerre a un effet structurant dans la construction de l’Etat. Le gouvernement fait appel aux scientifiques, Plusieurs écoles et académies ouvrent, la recherche militaire débute.
Historique de la chimie
XVIème siècle : L’ Alchimie en fort développement
La pratique de l'alchimie ("pierre
philosophale » en arabe ) et les L’alchimie ≈ une protochimie du point de
théories de la matière sur lesquelles vue des techniques qu’elle utilise.
elle se fonde, sont accompagnées de
spéculations spirituelles, mystiques ou
philosophiques. Elle s’étend à plusieurs
domaines :
La médecine hermétique - Iatrochimie
(recherche de l’élixir de longue vie; la
quintessence ≈ idée de principe actif)
La métallurgie ou Chimie technique
(grand œuvre : transmutation des
métaux vils en métaux nobles → alliage
de métaux).
La Chimie préparative sur les états
gazeux.
La Chimie des combustions qui produit
la poudre, brûlée en quantités
gigantesques dans les fusils et les
canons à partir du XVe siècle.
Historique de la chimie
Les théories de l’alchimie
Les alchimistes pensent transformer une matière
dotée de certaines propriétés en l'associant à un
autre corps qui présente les propriétés antagonistes
• La théorie élementale de la matière d’Aristote
• (Antiquité: III ème siecle avant J.C.) est complétée
• par un 5ème élément (la quintessence) : eau, terre, feu, air et quintessence
se combinent pour former la matière. Les alchimistes attribuent 2 qualités
à chaque élément et des trois principes paracelsiens
• La théorie des Principes : 3 "principes"(soufre, mercure et sel) permettent
la transformation de la matière; le principe Soufre représente le masculin
soit ce qui est actif, chaud, dur; le principe Mercure représente le
féminin soit ce qui est passif, froid, malléable, volatile, le principe Sel
représente la vie et assure la cohésion du masculin et du féminin (le sel de
mer empêche la putréfaction des viandes).
Il sera bien plus tard démontré que d'un point de vue énergétique, cette
théorie des Principes est impossible.
Historique de la chimie
avancées dues à l’alchimie
On peut ainsi noter un développement impressionnant de l'instrumentation
et des manipulations :
• Préparation d'acides minéraux : acide nitrique (l'eau Forte), acide
sulfurique (vitriol « visite l'intérieur de la Terre et en te rectifiant tu trouveras la
pierre cachée ») et acide chlorhydrique (Esprit de Sel).
• Préparation de "l'eau Régale" (ou eau Royale), capable de dissoudre l'or,
de l'Esprit de Vin (éthanol), des Cristaux de Vénus (CuNO3), de la Fleur de
Jupiter (SnO), de la poudre noire, du Vitriol de Lune (Ag2SO4)..
• Obtention de certains éléments jusqu'alors inconnus (antimoine, arsenic,
bismuth, phosphore... ), de composés chimiques (alun, borax, éther,
crème de tartre, minium, sels de plomb, sels de fer, sels d'argent... ).
• Découverte de la phosphorescence du sulfure de baryum.
• Innovations techniques, mises au point de divers procédés : utilisation
d'accessoires de laboratoire (creusets, cornues, bain-marie, balances... ),
filtrations, distillations, purifications, cristallisations, sublimations,
métallurgie, alliages, ...
Historique de la chimie
la transition alchimie / chimie
• XVIIème : rejet de l’alchimie et de sa théorie élementale et des trois
principes. Robert Boyle introduit l'idée d'élément chimique comme
élément indécomposable, et non transformable en un autre élément.
Pierre Gassendi choisit de revaloriser la théorie atomique et corpusculaire,
avancée dans l’antiquité par Démocrite.
• Fin XVIIème, début XVIIIème : Avènement de la théorie du phlogistique « du
feu fixé dans la matière et qui s'en échappe lors des combustions. » (H2 ?)
Analogie entre calcination et oxydation ; confusion entre densité, quantité
de matière et poids
• Fin du XVIIIème siècle (en 1783), la découverte de "l'air vital" (O2- l'eau
décomposée en O2 et H2) par les travaux de Antoine Lavoisier et de l'Ecole
Française apporte la 1ère loi de la conservation de la matière et une
nouvelle théorie de la combustion fondée sur l'oxydation (une combustion
est l’oxydation exothermique complête d’un combustible par un
comburant). La chimie commence réellement à se développer
s’échappant des théories de l’Alchimie et du phlogistique.
En 1775, Lavoisier, père de la chimie moderne, sert à l'administration royale
des poudres d'Alsace → améliorations dans la production de la poudre par la
potasse et dans la production du salpêtre en agrochimie.
Le tribunal révolutionnaire le fera guillotiner en mai 1794, car il faisait partie
des fermiers généraux de l’état.
C OH HO
* *
Historique de la chimie
C
Me Me
Br Br
Miroir
• XIXème siècle : emploi de méthodes rigoureuses dues aux progrès de la
physique, et grâce aux travaux sur les gaz et sur l'électricité. Apparaissent
la notion de valence (nombre de liaison que peut faire un atome) la notion
de structure moléculaire et de stéréochimie, et la notion de réactivité
chimique, qui se base sur les études cinétiques et thermodynamiques. Les
années 1820 marquent les débuts de la chimie organique.
• XXème siècle: les théories des mécanismes réactionnels, justifiant les
réactions chimiques par déplacements d'électrons entre groupes
d'atomes, vont permettre de grandes avancées. A la fin des années 1950,
les théories quantiques amèneront une nouvelle approche de la réactivité
chimique, selon trois axes : le contrôle de charge, le contrôle stérique et le
contrôle orbitalaire. L'apparition des techniques spectroscopiques va
considérablement faciliter la tâche du chimiste et donc accélérer
l'évolution de la chimie.
XXème siècle, des Guerres Brutales
Les progrès de la chimie contribuent
à l’augmentation de la puissance
destructrice des armes
Ils autorisent une nouvelle manière
de penser la guerre, la conquête,
comme le possible anéantissement
de l’opposition.
«Brutalisation » de la
guerre devenue d’extermination
La guerre de 1914 fut celle de la
chimie, celle des gaz et des explosifs
La guerre de 1914 -1918
première guerre industrielle
Développement de la chimie des explosifs
Il y a utilisation de bombes, de grenades et d’obus.
Ce sont les premiers bombardements aériens de
l'histoire.
Développement des armes chimiques
On dénombre les matières incendiaires, et les gaz de
combat qui émis dans l'atmosphère sous la forme
gazeuse, liquide ou solide, peuvent provoquer des effets
toxiques sur l'organisme.
De nouvelles industries chimiques
Les pays européens en guerre avec l’Allemagne, qui
dépendaient de l'industrie allemande, durent créer eux-
mêmes leurs propres industries
Des avancées considérables en médecine
Nouveaux médicaments, nouveaux agents anti-infectieux
(pénicilline, sulfamides), utilisation du radium ,
transfusion sanguine et nouvelles techniques
d'anesthésie.La chimie des explosifs
Ce sont des Produits chimiques subissant une oxydo-réduction et contenant à
la fois le carburant réducteur et le comburant oxydant. Les explosifs se
décomposent en libérant en un temps très court (moins de 1 s) des gaz à
température élevée, provoquant ainsi une importante augmentation de la
pression et la production d'une force utilisable.
On emploie les explosifs dans les bombes, les grenades et les mines,
comme propulseurs d’obus, de missiles et de fusées, et comme charges
dans la démolition. En tant de paix ils sont utilisés pour la démolition,
l'abattage et l'extraction dans les carrières, ainsi que dans les feux
d'artifices, les appareils de signalisation, la mise en forme des métaux.
deux types de décomposition :
• la déflagration qui est une combustion vive avec une onde subsonique de
10 à 400 m·s−1 qui progresse de la surface de décomposition (en ignition)
en sens inverse des produits de décomposition
• la détonation où la surface de décomposition progresse à une vitesse
supersonique (> 2000 m·s-1) dans le même sens que les produits de
décompositionLa chimie des explosifs 3 types d’explosifs • Les poudres déflagrantes (= propulsives) la poudre noire • Les explosifs progressifs détonants (détonation supersonique de 2 000 à 3 500 m.s−1 pour la propulsion de projectiles ou fusées sous forme de poudre ou propergol (un produit de propulsion constitué d'un mélange decombustible et decomburant) ; La détonation nécessite la présence d'une flamme. • Les explosifs brisants c’est-à-dire fragmentant les matériaux au voisinage (régime de détonation de 4 000 à 9 000 m.s−1) détonant sous l'effet d'un choc relativement faible ou sous l'effet de la chaleur On les utilise avec un relais de mise à feu c-à-d une petite charge détonante dont l’explosion est déclenchée soit par un amorceur, soit par une étincelle. Les Plastics ? = mélanges de produits explosifs + un liant flegmatisant l’explosif Aspect : pâte malléable ressemblant à de la pâte à modeler ou du mastic. Le plastic a été mis au point à partir des années 20. Le terme "plastic" vient du nom d'une marque commerciale américaine. Très apprécié par les militaires, les services spéciaux et les terroristes ! Car facile à utiliser et à transporter; découpant facilement les structures métalliques.
Développements de la chimie des explosifs
La poudre à canon ou poudre noire, inventée par les chinois, ramenée en Occident
par les arabes, qui permet aux armées occidentales de s'imposer à partir du XVème
siècle au XVIIIe siècle. Elle contenait du salpêtre , du soufre et du charbon de bois et sa
décomposition violente est :
2 KNO3+ S+ C = K2S + 3 CO2 + N2 déflagrante
Les 1er explosifs modernes.
En 1846, le fulmicoton, c-a-d la nitrocellulose fut découverte par accident
par Christian Schonbein, un chimiste suisse, en touillant du coton avec de l’acide
nitrique 1ère hémisynthèse d’explosif. Ce fulmicoton fut utilisé stabilisé
HO
O
OH Glucose
HO
OH H
O OH
HO H H
Cellulose HO O
O
O O OH HO
HO HO HO O
O OH H H
O HO OH
H
O HO OH
O2NO
O
O2NO OH
O ONO2
Fulmicoton O2NO
O2NO
O
OH
O
O
H brisant
O O NO2
O OH NO2
O
O
O
O2NO
ONO2
NO2
2n C6H5N3O11 = 5n CO2 + 7n CO + 5 H2O + 3N2Développements de la chimie des explosifs
En 1847 Synthèse de la nitroglycérine à partir du glycérol (propan-1,2,3-triol) issu de
l’hydrolyse acide ou de la saponification des corps gras (Lipides)
En 1867 Fabrication de la dynamite = nitroglycérine flegmatisée
Alfred Nobel incorpora la nitroglycérine sous , qui avait tué son frère en 1847, à une
matière poreuse appelée kieselguhr capable de la « flegmatiser » (stabiliser).
Par la suite la nitroglycérine de la dynamite fut incorporée et flegmatisée par la
nitrocellulose.
brisants
4 C3H5N3O9 = 12 CO2 + 10 H2O + 6N2 + O2Développements de la chimie des explosifs
Le TNT (= Trinitrotoluène = Tolite) synthétisé en 1891 par E. Haussermann un allemand
- le plus utilisé pendant la 2ème guerre mondiale.
- le plus fabriqué au monde, de fait de son faible coût de fabrication et sa facilité de
stockage. On en trouve dans presque toutes les bombes et les obus de gros calibres;
Il est utilisé aussi dans les grenades et les mines mais mélangée avec d'autres explosifs
plus puissants.
3CH
2 C7H5N3O6 = 7 CO + 5H2O + 3N2 + 7C
O N NO
2 2
brisant
TNT
NO2
• Une composition B (= mélange de TNT et de cire) est utilisé dans les bombes.
• Le Torpex, un mélange similaire contenant de l'aluminium a une efficacité sous
l'eau approximativement 50 % plus grande que le TNT.
• En génie militaire, la mélinite (= acide picrique = 2,4,6-trinitrophénol) pure, fut
aussi utilisée et sert d'étalon pour donner le coefficient d'utilisation pratique (CUP)
d'un explosif, mesurant sa puissance.
2 C6H3N3O7 = 5 CO2 + 3H2O + 3N2 + 1CO brisant
•Les armes chimiques Depuis l’antiquité, l’utilisation de fumée irritantes ou toxiques, au cours d’opérations militaires semble récurrente. En 1914, la Guerre chimique fut initiée par la France, et non par l’Allemagne, dès le début des hostilités. De nombreux toxiques seront mis au point, testés, développés puis utilisés ou oubliés. Pour contaminer un terrain, un toxique doit -Ne pas se disperser dans l’atmosphère Posséder une densité très supérieure à celle de l’air. Une substance liquide libérant lentement une phase gazeuse, est préférable à un gaz. - Etre préparé facilement à faible coût, dans les conditions impératives d’une production de masse. - Etre stocké facilement, avec un maximum de sécurité, tout en gardant son potentiel d’agressivité sans se dégrader. - Se prêter à un chargement en projectile, ou à une dispersion par vague (déferlant sous le vent).
Les différents agents chimiques Ils peuvent être classés en trois catégories : • Les incapacitants, qui mettent l’adversaire hors d’état de combattre sans provoquer le décès et sans laisser de séquelles. Les incapacitants physiques peuvent provoquer des paralysies temporaires, des analgésies profondes ou de l’hypotension. • Les neutralisants psychiques ou physiques qui sont des produits chimiques peu toxiques aux effets instantanés mais passagers. • Les agents létaux qui provoquent la mort, si aucun traitement médical adapté n’est pas délivré rapidement. La charge toxique a d'abord été diffusée sous forme gazeuse emportée par le vent vers l'ennemi, puis transportée par un vecteur - munition, généralement des obus ou bombes, ou même des grenades chimiques.
Les armes chimiques neutralisantes
Des agents neutralisants ont été massivement employés pendant la Première
Guerre Mondiale et sont aujourd’hui utilisés à des fins non-interdites en tant
qu’agents de maintien de l’ordre (agents anti-émeute).
Les agents neutralisants sont des produits chimiques irritants peu toxiques
aux effets instantanés mais passagers parmi lesquels peuvent être distingués :
1) Les lacrymogènes (irritants qui font pleurer)
Fin août 1914 en Alsace, l'armée française
utilisa le gaz, bromoacétate d’éthyle
(Br-CH2-C(=O)-O-CH2-CH3) sous forme de
cartouches suffocantes ou de grenades à
mains contre l’armée allemande. Cela plaça
la guerre dans le contexte de la guerre
chimique. La France utilisa aussi la
redoutable acroléine H2C=CH-C(=O)H qui
concentrée provoque la mort, et la
bromométhylcétone BrCH2COEt synthétisée
seulement en 1918 en France que
l’Allemagne synthétisa plus tôt et utilisa
avec le bromure de benzyle C6H5CH2Br.
Tous ces produits sont aussi aujourd’hui des réactifs de chimie fine.Les armes chimiques neutralisantes
2) Les sternutatoires sont des irritants vomitifs qui irritent les yeux, les
muqueuses respiratoires supérieures. Les arsines seront utilisées
exclusivement par les Allemands à la Première Guerre, particulièrement le
chlorure de diphénylarsine, Ph2AsCl. Dispersés sous forme de très fines
poussières, ils étaient susceptibles de traverser le filtre des masques
protecteurs. Cette dispersion était assurée par l’éclatement de l’obus qui les
contenait.
3) Les urticants provoquant des démangeaisons
insupportables handicapantes.
4) Les labyrinthiques provoquent des troubles de
l’équilibre et de l’orientation, par atteinte du labyrinthe
de l’oreille interne. Ils ont une activité lacrymogène, des
effets irritants respiratoires, suffocants, sternutatoires,
vésicants et même cancérigènes.
Les oxydes de méthyle dichloré ou dibromé ClH2C-O-
CH2Cl sont utilisé par les allemands partir de mars 1918.Les armes chimiques létales Les agents létaux sont classés en plusieurs groupes : Les vésicants qui détruisent la structure cellulaire de tous les types de tissus et sont par ailleurs aujourd’hui utilisés en chimiothérapie Les suffocants qui endommagent exclusivement les tissus pulmonaires et peuvent conduire à la formation d’un œdème Les asphyxiants ou hémotoxiques qui entravent l’oxygénation des tissus en diminuant les échanges d'oxygène entre le sang et les poumons ou en empêchant les cellules d’utiliser l’oxygène transporté par le sang. Les neurotoxiques, des composés organophosphorés redoutables qui agissent principalement sur le système nerveux central en neutralisant le site actif de l’acétylcholinestérase. Son inhibition par un agent neurotoxique entraîne une accumulation d’acétylcholine, un neurotransmetteur assurant la transmission de l’influx nerveux au niveau des cellules nerveuses. Ceci provoque la saturation des récepteurs cholinergiques. Les effets sur les systèmes nerveux central, respiratoire et cardiaque sont très graves : contractions pupillaires intenses, hyper-salivation, convulsions et contractions musculaires suivies d’un ralentissement progressif des activités respiratoires et cardiaques..
Les armes chimiques létales de la Première Guerre Il y eu des 2 côtés ennemis une grosse production de gaz suffocants : Le di-chlore Cl-Cl : La première utilisation du chlore eut lieu le 22 avril, 1915 sur le front en Belgique par les Allemands. Six mille fûts contenant 150 tonnes de chlore, renversés presque simultanément, déversèrent une nappe jaune verdâtre sur plusieurs kilomètres. Totalement prises au dépourvu, paniquées, les premières lignes françaises refluèrent, dégarnissant le front sur 7 kilomètres. Près de 5 200 soldats moururent dans les heures suivantes, asphyxiés, les yeux et la gorge brûlés, mais les Allemands ne parvinrent pas pour autant à exploiter leur avantage. Le chlore, plus lourd que l’air, stagnant dans tous les creux du terrain, rendait ce dernier aussi hostile à l’agresseur qu’à l’agressé. Le phosgène COCl2 : synthétisé en 1812 par réaction de CO sur Cl2. C’est le plus insidieux des suffocants. Il est beaucoup plus toxique que le chlore et semble responsable de la majorité des décès attribués aux toxiques. Les allemands l’envoyait par vagues déferlantes à Ypres sur les français. Si les premiers obus létaux, tiré par les Allemands dès juin 1915, furent ceux chargés de chloroformiate de méthyle chloré ClC(=O)O-CH2Cl, les plus dangereux furent ceux chargés en phosgène tirés par la France à partir de 1916 à Verdun.
Tirs de Chlore en vague Obus de déferlante par les allemands phosgène
Les armes chimiques létales de la 1ère Guerre
Le vésicant Ypérite ou « gaz moutarde» provoquant
dans un délai allant de quelques heures à quelques
jours de graves lésions oculaires et cutanées pouvant
persister jusqu'à plusieurs semaines. D’autre part il est
mutagène et prédispose au cancer. Impur son odeur
ressemblait à celle de la moutarde, de l'ail ou du raifort.
Ses vapeurs formés de gouttes huileuses plus lourdes
que l'air, collaient au sol et s'infiltraient dans toutes les
anfractuosités du terrain et les replis des vêtements.
Préparé en 1822 par le physicien français Despretz par
réaction de l’éthylène sur le chlorure de soufre:
SCl2 + H2C=CH2 →
Son emploi militaire fut écarté par la France en 1916 malgré ses propriétés
toxiques importantes, car il était de synthèse industrielle difficile. Néanmoins
en réponse à son utilisation par les allemands, une priorité absolue fut donnée
à sa synthèse sur l'impulsion personnelle du Ministre de l'Armement et des
Fabrications de Guerre, et sa production débuta dès mars 1918. Son usage
militaire allemand était motivée par son action retardée, et le chimiste Haber
déclara que la découverte de son action vésicante sur le champs de bataille fut
une surprise totale.Les armes chimiques létales de la Première Guerre Les hémotoxiques : l’agent AC à l’acide cyanhydrique H-C≡N à l’odeur d’amandes amères ou l’agent CK au chlorure de cyanogène Cl-C≡N ont une grande rapidité d’action et ont été utilisés. ils sont particulièrement dangereux parce qu’ils seraient capables de s’infiltrer dans les filtres des masques à gaz. L'utilisation de l'arme chimique, qui était restée mesurée et parcimonieuse durant une grande partie du conflit, se développe à l'excès en 1918. L'achèvement des programmes industriels alliés, leurs permettent de disposer pour la première fois d'un nombre de projectiles chimiques conséquent. Pratiquement, presque aucune opération militaire n'est envisagée sans tir chimiques. Les victimes se dénombrent désormais en plusieurs dizaines de milliers, si bien que leur nombre dépasse considérablement les victimes d'armes chimiques des quatre dernières années.
L'interdiction de l’emploi des armes chimiques Après guerre Les pays s'étant émus des séquelles perdurant bien après la fin de la guerre, 1920, la Société des Nations, sous l'égide de la Commission pour la réduction des armements, engageait une réflexion devant aboutir à la prohibition internationale des gaz de combat. Une conférence consacrée au commerce internationale des armes s'ouvrit à Genève en 1925. Après d'âpres négociations, un texte concernant la guerre chimique fut adopté sous le terme de « Protocole de Genève concernant la prohibition de l'emploi, à la guerre, de gaz asphyxiants, toxiques ou similaires et de moyens bactériologiques » Le protocole de Genève fut signé par près de 40 pays, dont la France et l'Allemagne (mais pas les états unis). Il ne comprenait malheureusement aucune procédure de vérification, ni aucune sanctions en cas de violations. De plus, la France comme d’autres pays se réservèrent le droit de conserver des moyens de représailles à l'égard de tout ennemi en cas de violation du protocole ; ce qui impliquait de conserver des capacités de réplique immédiates. d’autre part, certains produits comme les incendiaires (phosphore Blanc) ou comme les herbicides (agent orange) ne furent pas considérés comme des substances toxiques et furent pourtant employés comme tels.
Mais violations rapides du protocole de Genève
Mais depuis 1918, plusieurs variantes de l’ypérites ont vu le jour et son
utilisation militaire dans les conflits n’a plus cessé. Ainsi en :
• 1925, par l'Espagne et la France pendant la guerre du Rif au Maroc lors de
la soi-disante pacification
• 1928, par la Grande-Bretagne en Palestine
• 1934-35, par l'Italie en Libye et durant l'invasion de l'Éthiopie
• 1937-45, par le Japon contre la Chine durant la Guerre sino-japonaise
• 1963-67, par l'Égypte contre la république arabe du Yémen durant
la guerre du Yémen.
• 1983-1988, par le régime irakien contre les populations civiles kurdes.
• En 1987-88, par l’Irak contre l’Iran dans le conflit Iran -Irak .
• En 2013, par le régime Syrien contre sa population civile rebelle
Un Point positif pourtant
Les propriétés médicales des moutardes azotées dérivant de l’hypérite par le
remplacement du S par un N sont utilisées dans le traitement des cancers,
entrant dans la composition de certaines
chimiothérapies cytotoxiques.De nouvelles industries chimiques En 1914 l'Allemagne fabrique les matières premières (l’acide nitrique et les nitrates) de ses explosifs. En Allemagne, le lobbying très puissant de l'industrie chimique s'immisça très rapidement, au sein des débats politiques et militaires. Il s'imposa au centre de la stratégie économique du pays dans le domaine de la gestion de la pénurie des matières premières.Grâce à son industrie chimique puissante, les armées allemandes disposèrent de grandes quantités illimitées de substances toxiques, et en produisirent de nouvelles inédites directement sorties des laboratoires des manufactures privées.
De nouvelles industries chimiques En France, il n'existait à peu près pas d'industrie chimique avant guerre. Le plan de mobilisation de 1914 ne prévoyait pas de production régulière d'explosifs en cas de guerre ; A peine un mois après l'éclatement du conflit, les stocks d'explosifs étaient épuisés et la production rendue vulnérable par la prise, par les armées allemandes, d'usines localisées dans le Nord du pays et par l'absence de filière alternative. L'approvisionnement en acide sulfurique et en benzène, nécessaire à la fabrication d'explosifs, était également insuffisant. L'industrie chimique française privée n'était pas suffisamment importante pour suffire aux besoins urgents des armées et cette carence se révélait être une erreur stratégique aux conséquences fâcheuses. La volonté de répondre à l'agression allemande par des moyens identiques en termes d’armes chimiques, mis en exergue la pauvreté des moyens industriels nationaux dans ce domaine. Production de chlore : 3 usines en France seulement en 1914
De nouvelles industries chimiques
Il fut nécessaire de mettre sur pied un formidable programme de
construction de centres de production. Cela fut réalisé avec un appui puissant
du pouvoir politique et un soutien technique des laboratoires de l’Institut
européens des experts et consultants.
• Ce programme industriel devint bientôt un but de guerre affiché et surtout une
préparation à l'après-guerre. Par tous les moyens possibles, le renouveau de
l'industrie chimique française devait se construire en même temps que
l'organisation de la riposte française. Peu importe si les opérations militaires
utilisant les nouveaux gaz de combat ne remportaient pas les succès annoncés, la
production de ces toxiques était devenu une priorité nationale. Tout fut fait
consenti pour inciter de nombreux industriels privés à la construction d'usines de
chlore. Sept usines électrochimiques, presque toutes hydroélectriques furent
montées et produiront durant le conflit 23 900 tonnes de chlore.
Après la guerre de 39-45, cette industrie stoppa en grande partie la
production de toxiques. La France possédait des réserves suffisantes. Et les
usines en place se mirent à produire divers réactifs, divers monomères et
leur polymères.
Les pays européens en guerre avec l’Allemagne, qui dépendaient de
l'industrie allemande, durent créer eux aussi leurs propres industriesDes avancées considérables en médecine Les Allemands, Walkhoff et Giesel découvrent en 1900 les propriétés physiologiques du radium. En 1901, Pierre Curie et Henri Becquerel publieront ensemble une note sur « les effets physiologiques des rayons du radium»; c’est le début de la radiothérapie ou radiumthérapie ou Curiethérapie (prix Nobel en 1903). Jusqu‘en 40, le radium est décliné dans divers domaines tels que la radiothérapie, la pharmacologie, l'industrie ou la vie quotidienne. Il fut utilisé durant la 1ère Guerre pour effectuer des radiographies afin de localiser précisément les balles à l'intérieur des blessés et ainsi de faciliter les opérations chirurgicales. Marie Curie participe à la conception d’unités chirurgicales mobiles en créant 18 voitures de radiologie, surnommées les « Petites Curies » envoyées au front. En 1916, Marie Curie organise également dans son laboratoire de l'institut du Radium (créé par l'université de Paris et l'Institut Pasteur,) le « Service d'émanation », destiné à produire des ampoules d'émanation appelée radon pour les blessures de guerre. L'armée est ainsi le plus important acquéreur de radium pour des besoins thérapeutiques, mais aussi pour les peintures lumineuses dans l'obscurité des cadrans, des aiguilles de montres et pendules, des boussoles et divers appareils électriques.
La guerre de 1939 -1945
Les découvertes scientifiques de l’entre-deux-guerres
devinrent stratégiques en 40, en raison des applications
militaires possibles,
• La recherche sur les gaz de combat aboutit aux
neurotoxiques et au terrible Zyklon B (libérant du
HCN) des camps de la mort .
• La recherche nucléaire transforme La radio-activité
en moyen d'extermination.
Le programme Manhattan a mis au point la bombe
atomique A qui éclata à Hiroshima et à Nagasaki.
• La recherche de nouveaux matériaux se développe
pour pallier à la pénurie de pétrole, de caoutchouc,
de cuir et de fibres textiles naturelles.
• Une industrie alimentaire de succédanés se
développe pour pallier à la pénurie alimentaire en
Europe occupée.La recherche sur les gaz de combat
Synthèse de neurotoxiques organophosphorés mais non utilisés
pendant la guerre
Le Tabun synthétisé en 1936 par la firme allemande Bayer, de l’IGFarben
dans le cadre de recherches sur les insecticides et sur les
substances toxiques militarisables. Une usine de production
entra en service en avril 1942 sur le site de qui produisit
12000 tonnes jusqu’à la fin du conflit. Sa toxicité létale par
voie respiratoire est de l’ordre de 400 à 500mg/min/m3, soit
près de 10 fois plus toxique que le phosgène.
Le Sarin synthétisé en 1939 par les laboratoires de l’IGFarben sous
l’impulsion du ministère de la Guerre. Sa toxicité létale par
voie respiratoire est de l’ordre de 70 mg/min/m3, soit 6 fois
plus toxique que le Tabun et près de 50 fois plus toxique que
le phosgène. Une gouttelette de cette substance peut tuer
en 1 à 10 minutes.
Le Soman synthétisé par un chimiste allemand Richard Kuhn en 1944.
Ses propriétés létales sont mal définies, mais on le considère
comme deux fois plus toxique que le Sarin.Petite histoire du sarin En 1938 des chimistes planchant sur la fabrication d'insecticides, tombèrent sur la "substance 146", bien plus létale que le cyanure, d'une efficacité redoutable pour ébranler le système nerveux. L'isopropylmethylfluorophosphate, fut rebaptisé "sarin", en piochant quelques lettres dans les noms de chacun des quatre chimistes qui l'inventèrent. L'un d'eux, Otto Ambros, avait supervisé le choix de l'emplacement, la planification, la construction et le fonctionnement du complexe industriel soit du camp de concentration de l'IG Farben à Auschwitz. Nommé leader de l'industrie militaire, il avait sous sa responsabilité des agents de guerre chimiques. Ce fut lui qui préconisa personnellement à Adolf Hitler l'utilisation d'agents neurotoxiques comme le sarin et le tabun. Il fut condamné à 8 ans de prison, pour crime de guerre et jugé coupable d '«esclavage» au procès de l’IGFarben au Tribunal de Nuremberg. En 1952, il fut libéré de prison sans avoir purgé sa peine. Il devint ensuite aux Etats-Unis, conseiller auprès de Konrad Adenauer et de diverses compagnies pharmaceutiques, où il servit au programme de recherche d'armes chimiques. Ainsi, si l'armée allemande n'utilisa jamais de sarin pendant la seconde guerre mondiale, les Etats-Unis, la Russie et la Grande-Bretagne s'y intéressèrent de près pendant la guerre froide. Non sans en payer le prix : en 1953, un test de sarin sur un jeune chimiste se solda par sa mort. Le sarin a été utilisé dernièrement en Syrie en 2013 sur la population civile. L’injection d’atropine permet de le désactiver.
La recherche nucléaire
La bombe à fission ou bombe A
Le principe de la bombe à fission consiste à casser par un flux de neutrons,
le noyau d’atomes « lourds » par exemple le plutonium-239 et l’uranium-
235.
Le flux de neutrons casse le noyau de l’uranium ou
du plutonium et il en résulte la création de deux
fragments moins lourds radioactifs et l’éjection
d’autres neutrons qui casseront les noyaux des
atomes voisins.:
ou
C’est une réaction en chaîne et le tout produit, en
quelques m-secondes, une formidable énergie
selon la loi d’einstein E= mc2. Une explosion de 1
kilotonne dégage autant d'énergie que l'explosion
de 1000 tonnes de TNT
Pour que cette réaction en chaîne s’enclenche , il faut une haute pression
pour atteindre la « masse critique » liée à la quantité de matière nucléaire.
Pour éviter une explosion spontanée, l’engin bombe présente 2 volumes de
matière nucléaire «sous-critiques» séparés, qui seront violemment réunis
pour constituer cette masse critique.La recherche nucléaire
C’est le cas de la bombe A d’Hiroshima de 20 kiloTonnes :
les ingénieurs militaires américains expérimentèrent la bombe « Little Boy ».
C’était un engin à l’uranium où la masse critique a été obtenue en précipitant
violemment deux volumes d’uranium sous-critiques et provoquant ainsi une
réaction en chaîne de fission.
Schéma de la bombe d’HiroshimaLa recherche nucléaire
Par contre la bombe de Nagasaki, un engin sphérique était à implosion, c'est-
à-dire que la masse critique et la réaction en chaîne de fission furent
obtenues en compressant le plutonium violemment avec des explosifs
chimiques. Pour « optimiser » la réaction en chaîne on avait entouré la masse
de plutonium d’une enveloppe d’uranium et de béryllium qui concentrèrent
et même augmentèrent la quantité de neutrons éjectés par la réaction en
chaîne.
Schéma de la bombe de NagasakiLa recherche de nouveaux matériaux Durant l'Occupation allemande, les véhicules à gazogène (à gaz CO de semi-combustion du bois et autres matières) pallièrent au manque de carburant. L'essence synthétique allemande est un mélange d'hydrocarbures non dérivés du pétrole, mais obtenus à partir d'une autre source telle que la houille ou le lignite. La recherche de matériaux, remplaçant le caoutchouc, le cuir et les fibres textiles, aboutit à une grande diversité de molécules et à leur polymères. Les polymères synthétisés à cette époque , légers et résistants, étaient les nylons, les élastomères, les silicones, les colles du bois lamellé-collé…
Les nouveaux élastomères
Le caoutchouc naturel des pneus fut remplacé par le BUNA l’élastomère issu
de la polymérisation du buta-1,3-diène en présence de sodium
(ou natrium) sous gaz carbonique :
n CH2=CH–CH=CH2 →
Le copolymère, BUNA-S,
du buta-1,3-diène
et du styrène le remplacera :
À la suite des Allemands,
la firme Firestone des États-Unis a entrepris de
développer les caoutchoucs buna-S rebaptisés S.B.R.
(styrene-butadiene-rubber). Dès 1941, 100 000
pneumatiques étaient testés sur route.
Même après la Seconde Guerre mondiale, l'histoire des grands caoutchoucs
synthétiques d'usage général, successeurs des bunas et bunas-S, reste agitée,
chaque période de tension ou de conflits locaux (guerre de Corée, par
exemple) réveillant des réflexes de prudence et favorisant les produits de
synthèse, obtenus en définitive à partir de pétrole, aux dépens du produit
naturel.Les matériaux silicones
Les silicones, ou polysiloxanes, sont formés de chaînes silicium-
oxygène (...-Si-O-Si-O-Si-O-...) substitués sur les atomes de silicium par des
groupement organiques relient parfois entre elles plusieurs chaînes.
La 2ème Guerre mondiale a dopé les recherches dans ce type de produits.
- Les fluides silicone, très stables et iso-visqueux, furent utilisés pour le
garnissage des dispositifs amortisseurs d’appareils très sensibles,
utilisés par l’aviation militaire.
- Plus tard, les circuits d’allumage des moteurs d’avions ont été isolés
avec des graisses de silicone,
- Enfin apparurent les premiers anti-mousses.
- En 1945 la Dow Corning et la General Electric annoncèrent
simultanément la mise au point d’un caoutchouc de silicone
conservant ses propriétés à des températures auxquelles
les caoutchoucs organiques ne sont pas utilisables.Les matériaux silicones • En faisant varier la longueur des chaînes et les liaisons entre chaînes, les silicones fournissent une grande variété de matériaux. Leur consistance est très variable : liquide, gel, gomme ou même plastique dur. • Les silicones sont présents aujourd’hui sous forme de mastics, de colles, de joints, d’additifs anti-moussants pour poudres lessivielles, de cosmétiques, de lentille cornéennes, d’implant mammaire, de matériel médical, de gaines isolantes de câbles électriques, de graisses haute performance … Formule de Matériaux ioniques conducteurs :
L’industrie alimentaire de succédanés Des succédanés de sucres, de graisses, de lait, de café, de farine et de levures doivent être produits. La chicorée remplace le café. La margarine remplace le beurre, la farine lactée remplace le lait, la saccharine remplace le sucre. C’est le début d’une industrie qui va devenir florissante
Pendant la guerre froide La guerre froide (1947 – 1991) exalta aussi le développement de la chimie dans le domaine des explosifs (avec de nouvelles munition : missiles…), des armes chimiques et des armes nucléaires (la bombe à hydrogène, uranium appauvri). Le nombre de têtes nucléaires a triplé en 30 ans, de 1960 à 1990.
Développements de la chimie des explosifs
Dans les démolitions, 2 explosifs soufflants ont largement remplacé la
dynamite depuis 1955 :
ONO2 NO2
N
O2NO ONO2
N N
O2N NO2
ONO2 Pentrite Hexogène
C5H8N4O12 = 3CO2 + 2CO+ 4H2O + 2N2 C3H6N6O = 3CO+ 3H2O + 3N2
Avènement des plastics pour des utilisations militaires
La plastrite = plastic militaire français composé de pentrite (87%).
blanc au jaune sale - odeur de gomme - gras au toucher.
Le plastic C4 militaire américain, composé d'hexogène .
blanc,jaune,marron - Texture de pâte d'amande ou de chamalow
Le semtex = plastic Tchécoslovaque des terroristes composé de
pentrite, d'hexogène, de caoutchouc et d'huile de paraffine.
Orange clair - odeur de gomme
Le formex F4 sous forme de plaque est composé de pentrite
et de caoutchouc (89/11). Il sent la gomme et ressemble à de la gomme !Le nucléaire : La bombe H à fusion
Au lieu de casser les noyaux des atomes lourds, le principe de la bombe à
fusion « thermonucléaires » consiste à faire fusionner les noyaux de deux
atomes légers des « isotopes » de l’hydrogène, du tritium (H-3) et du
deutérium (H-2) éjectant aussi un neutron et produisant de l’hélium. La
fusion et la réaction en chaîne qui suit produisent une énergie encore plus
puissante que la bombe à fission.
La bombe H n’est pas une « bombe propre »,
d’éléments radioactifs contaminants, car elle se doit de posséder
une amorce qui est une bombe
A contaminante
Bombe H moderneDes bombes atomiques toujours plus puissantes La Tsar Bomba, bombe la plus puissante jamais créée par l’union Soviétique, est une bombe à hydrogène H, fabriquée initialement en trois étages (FFF : fission-fusion-fission), puis finalement avec 2 étages, d’une puissance d’environ 57 mégatonnes. Elle fut testée le 30 octobre 1961 au- dessus de l’archipel de la Nouvelle-Zemble (Arctique russe). La détonation développa une boule de feu de 7 km de diamètre. L’éclair de l’explosion fut visible à plus de 1 000 km du point d’impact
Synthèse de nouvelles armes chimiques • Synthèse d’agents neutralisants Synthèse de nouveaux gaz antiémeute comme l’urticant dibenzoxazépine. • Synthèse d’agents incapacitants Le LSD découvert en 1938 aux USA et considéré en 50 comme un agent de guerre chimique potentiel car il était responsable d’hallucinations et de grandes difficultés de prise de décisions. Mais il fut rejeté, car d’action trop imprévisible et d’un coût de production élevé. L’agent BZ (benzylate de quinuclidinyle), produit aux USA dans les années 1960, est un psychotrope dépresseur provoquant une somnolence importante et un état de grande confusion mentale. • Synthèse d’agents létaux neurotoxiques Le Vx fut découvert en 1953 en Grande Bretagne. Il s'agit d'une version plus mortelle du gaz sarin. Il est extrêmement puissant, sa toxicité létale par voie respiratoire étant de 35 mg/min/m3.
Les conflits avec armes chimiques
visant la population civile avant 90
• De 1964 à 1973, pendant la guerre du Vietnam, les Américains ont
déversé sur ce pays 80 000 000 L d’un puissant herbicide, l’agent «orange»
Près de 40 ans plus tard, ce produit continue à intoxiquer la population.
provoquant l’incapacité mentale des nouveaux-nés. Ils se sont servi aussi
d’un incendiaire, le phosphore blanc (brulure multiple) et d’un
neutralisant lacrymogéne ( la chloroacétophénone Ph-C(=O)-CH2Cl)
• Le conflit Egypte-Yémen (1963-1967): l'Égypte utilisa l'ypérite sur des
villages yemenite
• La guerre Iran-Irak : l’Irak utilise massivement ypérite et phosphore blanc
en 87-88 (10 000 morts)
• en Irak en 1988, l'armée irakienne bombarde sa population civile kurde
avec ypérite et phosphore blanc (5000 morts- 7000 blessés et handicapés
à vie).De 1991 jusqu’à nos jours La dynamique de la course aux armements est renforcée actuellement par de nouveaux enjeux : se servir de l’espace, se servir de l’électronique et automatiser le champ de bataille, développer de nouveaux types d’armes et augmenter leur précision et leur pouvoir de pénétration, augmenter leur spécificité… Différents projets actuels améliorent des systèmes d'armes dans l'espace…
Les armes à l’uranium appauvri (isotope U238)
Utilisé en 91 lors de la guerre du golfe en Irak (300 tonnes d’uranium déversées - 940 000 obus
tirés) par les américains. Dans les conflits dans les Balkans (Kosovo, Serbie…) des avions tirants des
obus à l’uranium appauvri ont détruit 13 000 tanks. La France est impliquée.
Une trentaine d’armées possèdent ces armes. Tout le complexe militaro-industriel les vend tout en
le niant.
Des armes économiques : L’uranium appauvri constitue 99% de l’uranium extrait de la mine (1% =
uranium enrichi servant à la fabrication de bombe A).
Des armes efficaces et visiblement peu dangereuses: Ce métal très dense est très peu radioactif et est
donc manipulable par le soldat sous forme de balles et d'obus. Ces armes sont capables de
traverser aisément le béton et les blindages traditionnels de char. Plus performant que le
tungstène, l’uranium pyrophorique s’affine en passant à travers le blindage et le perce d’autant
mieux qu’il s’échauffe. Après l’impact, la pluie d’uranium échauffée embrase l’environnement et
carbonise tout.
Produisant des poussières très fines d’uranium oxydé radioactif contaminantes retombant ensuite,
tout en s’envolant. La radioactivité de l'uranium appauvri oxydé (4,5 milliard d’années) que l'on
trouve dans les éclats transforment les champs de bataille en zones contaminées. Le sol et les eaux
sont contaminées. D'où les horribles conséquences pour les populations de soldats et surtout
civiles (cancer, malformations congénitales).
En France, 2 sites militaires accueillent les essais d’obus à l’uranium appauvri : à Bourges (Cher,) les
essais se font en plein air, tandis qu’à Gramat (Lot), les tirs d’obus ont lieu dans des cavités souterraines.
La Direction Générale de l’Armement assure qu’il n’y a aucun risque de contamination de l’air et des
nappes phréatiques mais le secret défense entourant ces essais ne permet pas d’en être certain.DEMANDES de DESARMEMENT De nos jours encore, la radioactivité et la chimie atomique pèsent lourdement dans les rapports internationaux. Mais tout en constituant une menace pour la survie de la civilisation, les progrès dans le nucléaire ont entrainé un statuquo qui a préservé la paix. Aujourd’hui, il y a d’un côté des projets de nouvelles armes nucléaires, et de l’autre les demandes répétés, sous l’impulsion du maire d’Hiroshima, d’abolition totale des armes nucléaires. Depuis la fin de la guerre froide, il y a eu aussi un plaidoyer pour le désarmement des armes chimiques.
Les prises de positions sur le désarmement
Traité de Non Prolifération Nucléaire (TPN), promulgué en 1969
pour 25 ans puis renouvelé,
+ 5 Traités américano /soviétiques ou russe signés en 91, 93, 97,
2001 et 2010 de réduction des armes stratégiques (START I II III,
SORT et new START), visant à réduire la totalité des arsenaux
nucléaires de ces 2 états.
Mais parfois ils ont été non ratifiés et surtout peu appliqués.
Une Convention sur l’interdiction des armes chimiques (CIAC)
signée en 1993, et ratifiée par 182 pays. Les Etats signataires ayant
déclaré une possession d’armes chimiques (production de plus de
30 tonnes annuelles) se sont engagés à ce que les stocks d’armes et
les agents chimiques devaient être détruits avant 2007 sous la
surveillance de l’Organisation, convention internationale pour la
répression des actes de terrorisme nucléaire….) Les herbicides
comme l’agent orange et les incendiaires comme le phosphore
blanc ne font pas partie réellement de ces agents chimiquesRAPPORT du SIPRI en 2013
( le Stockholm International Peace Research Institute)
• Au titre des accords START. 8 Etats sont sensés se partager environ 4.400 armes
nucléaires, avec 2.000 maintenues en état d'alerte opérationnelle élevée.
• En 2012 le total de 19 000 ogives nucléaires comptabilisées par le Sipri a été
réduit de 1 765 unités en un an. Une diminution due à la Russie et aux Etats-Unis.
Donc il restait encore en 2013, 17 265 armes nucléaires en comptabilisant les
armes et ogives nucléaires intactes prévues d’être démantelées .. Et aujourd’hui ?
• Seuls 4 pays n’ayant pas signé le traité sont soupçonnés de détenir l'arme
nucléaire: l'Inde, le Pakistan, la Corée du Nord et Israël. Seuls la Chine, l'Inde et le
Pakistan, accroissent leur arsenal nucléaireVous pouvez aussi lire
