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La chimie verte Dans les laboratoires Clément Pouliot Cégep de Sept-Îles.

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1 La chimie verte Dans les laboratoires Clément Pouliot Cégep de Sept-Îles

2 La chimie verte dans les laboratoires Définition Principes Avantages Défis Exemples Conclusion

3 Définition « La chimie verte a pour but de concevoir des produits et des procédés chimiques permettant de réduire ou déliminer lutilisation et la synthèse de substances dangereuses.»

4 Principes 1. Prévention 2.Économie d'atomes 3.Synthèses chimiques moins nocives 4.Conception de produits chimiques plus sécuritaires 5. Solvants et auxiliaires plus sécuritaires 6. Amélioration du rendement énergétique 7. Utilisation de matières premières renouvelables 8. Réduction de la quantité de produits dérivés 9. Catalyse 10. Conception 11. Analyse en temps réel de la lutte contre la pollution 12. Chimie essentiellement sécuritaire afin de prévenir les accidents

5 Principe # 1 Prévention : Il vaut mieux produire moins de déchets qu'investir dans l'assainissement ou l'élimination des déchets.

6 Principe # 2 Économie d'atomes : Les synthèses doivent être conçues dans le but de maximiser l'incorporation des matériaux utilisés au cours du procédé dans le produit final.

7 Principe # 3 Synthèses chimiques moins nocives : Lorsque c'est possible, les méthodes de synthèse doivent être conçues pour utiliser et créer des substances faiblement ou non toxiques pour les humains et sans conséquences sur l'environnement.

8 Principe # 4 Conception de produits chimiques plus sécuritaires : Les produits chimiques doivent être conçus de manière à remplir leur fonction primaire tout en minimisant leur toxicité.

9 Principe # 5 Solvants et auxiliaires plus sécuritaires : Lorsque c'est possible, il faut supprimer l'utilisation de substances auxiliaires (solvants, agents de séparation...) ou utiliser des substances inoffensives.

10 Principe # 6 Amélioration du rendement énergétique : Les besoins énergétiques des procédés chimiques ont des répercussions sur l'économie et l'environnement dont il faut tenir compte et qu'il faut minimiser. Il faut mettre au point des méthodes de synthèse dans les conditions de température et de pression ambiantes.

11 Principe # 7 Utilisation de matières premières renouvelables : Lorsque la technologie et les moyens financiers le permettent, les matières premières utilisées doivent être renouvelables plutôt que non renouvelables.

12 Principe # 8 Réduction de la quantité de produits dérivés : Lorsque c'est possible, toute déviation inutile du schéma de synthèse (utilisation d'agents bloquants, protection/dé protection, modification temporaire du procédé physique/chimique) doit être réduite ou éliminée.

13 Principe # 9 Catalyse : Les réactifs catalytiques sont plus efficaces que les réactifs stœchiométriques. Il faut favoriser l'utilisation de réactifs catalytiques les plus sélectifs possibles.

14 Principe # 10 Conception de substances non persistantes : Les produits chimiques doivent être conçus de façon à pouvoir se dissocier en produits de dégradation non nocifs à la fin de leur durée d'utilisation, cela dans le but d'éviter leur persistance dans l'environnement.

15 Principe # 11 Analyse en temps réel de la lutte contre la pollution : Des méthodologies analytiques doivent être élaborées afin de permettre une surveillance et un contrôle en temps réel et en cours de production avant lapparition de substances dangereuses.

16 Principe # 12 Chimie essentiellement sécuritaire afin de prévenir les accidents : Les substances et la forme des substances utilisées dans un procédé chimique devraient être choisies de façon à minimiser les risques d'accidents chimiques, incluant les rejets, les explosions et les incendies.

17 Au Cégep de Sept-Îles Nous nous sommes attardés surtout aux principes 1, 5, 7, 10 et Prévention 5. Solvants et auxiliaires plus sécuritaires 7. Utilisation de matières premières renouvelables 10. Conception 12. Chimie essentiellement sécuritaire afin de prévenir les accidents

18 Avantages Lenvironnement, un sujet dactualité Sensibilisation à la préservation de lenvironnement Motivation et intérêt des étudiants Utilisation de substances mieux connues des étudiants Lien avec des substances couramment utilisées Substances sécuritaires pour lenvironnement Manipulations appliquées aux industries de la région Manipulations appliquées à lenvironnement de la région Substances sécuritaires pour les étudiants et les employés, faibles impacts sur la santé

19 Avantages (suite) Faibles coûts dachat Recyclage possible dans certains cas Faibles risques et/ou faibles coûts délimination Outil de promotion, réputation et implication du Cégep Utilisations de quantité micro ou macro Amélioration de la perception des étudiants sur la chimie, les produits chimiques et les chimistes

20 Avantages (suite 2) Quand même possible de mettre lemphase sur le développement des habiletés Ajout de techniques et de réactions de pointe. Implantation répartie sur une ou plusieurs années dans un ou plusieurs cours. Tous les phénomènes et manipulations à enseigner peuvent être représentés quand même

21 Autres avantages Enseignement de lévaluation objective des risques. Fourniture dune procédure rationnelle danalyse et de minimisation de risques. Habilitation des étudiants à résoudre des problèmes environnementaux. Les étudiants deviennent des ombudsmans de la chimie verte. Modification de la façon de voir des étudiants et de la société sur la chimie, les produits chimiques et les chimistes. Pas tous les produits chimiques sont dangereux.

22 Défis Contrer lidée préconçue que la chimie verte est moins rigoureuse. Trouver des expériences qui illustrent bien la chimie verte et qui sont utilisables tout en tenant compte des contraintes des laboratoires denseignement. Préparation puis dissémination des documents. Promotion.

23 Défis (suite) En lien avec les cours théoriques (illustration, complément, application) Exécution dans le temps prescrit avec du matériel disponible dans un laboratoire denseignement typique. Enseignement des techniques et des réactions modernes. Illustration des concepts de la chimie verte. Plateforme de discussions pour les problèmes environnementaux

24 Exemples en chimie générale 1Étude dun lac Logiciel de simulation Méthode scientifique Rédaction de rapport 2Formule dun hydrate MgSO 4.7H 2 O Chiffres significatifs avec le site Internet Brûleur, séchage, précision, exactitude, causes derreur

25 Exemples en chimie générale (suite) 3Récupération de largent de lexpérience « dosage des chlorures de leau de mer » AgCl + Glucose Filtration sous vide, Calcul de rendement et calcul de léconomie faite 4Analyse qualitative Produits domestiques Organigramme Méthode scientifique, doute sur la réponse

26 Exemples en chimie générale (suite) 5Forme des molécules et ions Formules de Lewis Logiciel Isis draw ou Chem Sketch 6Traçage dorbitales Nombres quantiques et équations Logiciel Maple 7Spectre de lhydrogène Spectroscope, Vernier Courbe détalonnage

27 Exemples en chimie générale (suite) 8Volume molaire de lhydrogène Mg + HCl, Lois des gaz 9Visite industrielle à lusine deau potable de Sept-Îles ou de Port-Cartier Problème des trihalométhanes,Choix de carrière 10 Autres A)Dosage des chlorures de leau de mer ou dans la soupe Lipton Titrage NaCl + AgNO 3 B)Dosage du fer dans leau potable Spectrophotométrie, o-phénanthroline

28 Exemples en chimie des solutions 1Solubilité du sel de cuisine Rédaction du protocole par les étudiants Dissolution petit à petit Saturation puis filtration, séchage résidu, pesée Saturation puis filtration puis évaporation jusquà siccité Mais jamais de titrage dune solution saturée 2Point débullition de solutions Éthanol et eau, Vodka Courbe points débullition en fonction de la fraction molaire (à pression constante)

29 Exemples chimie des solutions (suite) 3 Cryoscopie Eau salée (abaissement point fusion, Vant Hoff, K cong) Masse molaire dun inconnu, KCl, Vant Hoff Coefficient Vant Hoff théorique fourni pour le NaCl et le KCl 4Visite industrielle Préparation de questions, questions expédiées à lavance Aluminerie Alouette, Électrolyse Choix de carrière

30 Exemples chimie des solutions (suite) 5Solutions tampons K a et K b, CH 3 COOH et NH 4 OH, pH 6Courbe de titrage dun acide faible par une base forte CH 3 COOH et NaOH 7Autres Cinétique, décomposition de leau de javel, Co 2 O 3 comme catalyseur Constante déquilibre, FeSCN +2, spectrophotométrie Constante déquilibre Ag(NH 3 ) 2 +1, titrage Piles

31 Exemples en chimie organique 1Isomérie Acide maléique et fumarique Titrage avec NaOH, point de fusion, test C=C 2Fermentation du sucre Levure à pain, sucre granulé Distillation fractionnée Chromatographie en phase gazeuse, pureté et rendement

32 Exemples en chimie organique 3Aspirine Anhydride acétique Filtration sous vide Rendement Spectrophotométrie infrarouge 4Cinétique Protocole écrit par les étudiants Peroxydase de la carotte et peroxyde dhydrogène EXAO, sonde de pression

33 Exemples en chimie organique 5 Modèles de molécules organiques Lewis, Isis Draw, formules développées, sortes disomérie 6Visite industrielle Laboratoire de lhôpital de Sept-Îles Questions préparées à lavance Choix de carrière

34 Exemples en chimie organique 7Autres Caféine du thé Extraction avec CH 2 Cl 2 Évaporateur rotatif, sublimation HPLC, % dans thé et pureté de la caféine Groupements fonctionnels Benzène, toluène, cyclohexane, cyclohexène et alcools à 4C

35 Exemples Cours dintégration Sciences de la santé 1Visite industrielle, travail en équipe 2Site Internet sur un sujet imposé choisi selon leur premier choix universitaire, travail individuel 3Analyse des nitrates dans leau potable avec leur spectrophotomètre artisanal 4ÉSP (En équipe : recherche sur un sujet dexpériences imposé, rédaction dun protocole, expérimentation, Individuel : rédaction du rapport) Voir le site :

36 Exemples Cours dintégration Sciences pures et appliquées 1Visite industrielle, travail en équipe 2Site Internet sur un sujet imposé choisi selon leur premier choix universitaire, travail individuel 3Analyse dun minéral avec leur spectrophotomètre artisanal 4ÉSP (En équipe : recherche sur un sujet dexpériences imposé, rédaction dun protocole, expérimentation, Individuel : rédaction du rapport) Voir le site :

37 Exemples Cours dappoint en Soins 202-1A3-RE 1Méthode scientifique et rapport Pepsi, vs Pepsi diète % sucre dans la gomme à mâcher 2Volume molaire dun gaz à TPN Mg et HCl, PV=nRT, P = P 1 +P 2 3Chaud Froid Q = m c TEau chaude, eau froide

38 Exemples Cours dappoint en Soins 202-1A3-RE (suite) 4 H,NaOH (s), NaOH (aq), HCl (aq) 5Vitesse de réaction Alka-Seltzer, effet de la masse, de la température, de la surface de contact Carotte et peroxyde dhydrogène, effet de la concentration 6 Propriétés des phases Forme définie, masse volumique, point fusion, etc.

39 Exemples Cours dappoint en Soins 202-2A3-RE 1Propriété de leau et des solutions Solubilité, conductibilité, capillarité, ménisque, tension superficielle, point ébullition, Osmose, Dialyse, etc. 2Propriétés de léquilibre Système fermé, réactifs et produits, changements macroscopiquesAlka Seltzer 3Calcul de K, Vinaigre et vinaigre dilué, pH

40 Exemples Cours dappoint en Soins 202-2A3-RE (suite) 4Titrage du vinaigre 5Donneur et receveur délectrons Tiges de différents métaux Eau salée, multimètre 6Piles Tiges de différents métauxEau salée, multimètre

41 Conclusion Est-ce votre laboratoire? (sans hottes)

42 Médiagraphie (1) hemistryinstitute\education\edresources-highschool.html hemistryinstitute\education\edresources-highschool.html hemistryinstitute\education\edresources-undergrad.html hemistryinstitute\education\edresources-undergrad.html

43 Médiagraphie (2) arch/ethyllactate.html arch/ethyllactate.html

44 Médiagraphie (3)

45 Médiagraphie (4) pdf pdf pdf pdf

46 Questions?

47 Merci Clément Pouliot Cégep de Sept-Îles 175, Rue de la Vérendrye Sept-Îles, G4R 5B7 (418) poste 267


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