script - Olympiades de chimie

XXèmes Olympiades Nationales de la Chimie 2004
Entretien collectif
"Cosmétiques et archéologie"
Thème proposé par Josette FOURNIER
L’attention que les hommes ont portée à leur corps se manifeste dans les premières
sépultures que l’on connaisse.
Tr 1 Homme des glaces
1. On a trouvé des corps momifiés dans des lieux glacés où ils se sont conservés
naturellement, mais d’autres peuples faisaient subir une préparation aux cadavres
pour les conserver : dans quels pays a-t-on trouvé ces momies ?
R. Egypte, Pérou (Puruchuco - momies Incas et Chinchorro), Bolivie (Andes, Tiwanaku momies Incas)
2. On a récemment trouvé une momie naturelle dans un glacier du Tyrol italien. Quel
nom lui a-t-on donné ? et quel âge lui a-t-on attribué ?
R. glacier de l’Oztal ; Ötzi ; 5200 ans
3. Il porte des tatouages noirs au niveau des articulations. A votre avis dans quel but
et à partir de quelle matière étaient-ils obtenus ?
R. protection magique ou thérapeutique (?) ; charbon de bois
Tr 2 galène, cérusite (ne pas découvrir les noms ni les formules)
4. Des analyses faites sur des objets de toilette conservés par le Musée du Louvre ont
montré que les fards égyptiens étaient des mélanges. On a identifié 32 composés
différents. Les principaux sont la galène et la cérusite. Quel élément ont en commun
ces minéraux ? Connaissez-vous leur nature ou leur formule ?
R. Pb ; PbS galène ; PbCO3 cérusite
Tr 2 Découvrir les noms et les formules
5. Deux autres composés minéraux du plomb ont été trouvés en abondance, la
phosgénite Pb2Cl2CO3 et la laurionite PbOHCl que les Egyptiens obtenaient, croit-on,
par synthèse. Connaissez-vous des auteurs grecs ou latins qui nous aient laissé des
ouvrages scientifiques pouvant nous renseigner ?
R. Pline l’Ancien (Histoire naturelle) (naturaliste latin) et Dioscoride (De Materia Medica)
(médecin grec), premier siècle après J.-C.
Tr 3 Pline l’Ancien, Dioscoride ; texte ; fourneau
6. Du second on a cette recette : “ Mélange un poids de litharge de pi (80) drachmes à une
livre de sel gemme, et écrase : après un intervalle, ajoute 47 drachmes du natron le plus
blanc dilué dans l’eau et écrase de nouveau jusqu’à ce que la litharge devienne
suffisamment blanche. Puis précipite-la dans un cratère à large ouverture, verses-y de l’eau
abondamment, laisse reposer, décante, ajoute encore de l’eau, agite avec tes mains, laisse de
nouveau reposer et décante. Refais alternativement ce qui vient d’être dit jusqu’à ce que
l’eau décantée devienne très propre et douce et exempte de salinité ”. On obtient des
mélanges de laurionite et phosgénite.
1 drachme = 4,32 grammes
1 livre = 100 drachmes
La litharge, que Pline appelle écume d’argent, est un oxyde de plomb, pouvez-vous lui
attribuer une formule ? Quelle est sa couleur ? Connaissez-vous d’autres oxydes de
plomb ? Qu’est-ce que le sel gemme ? Qu’est-ce que le natron ? D’où vient ce nom ?
La décantation est une opération d’analyse immédiate, en quoi consiste-t-elle ?
Qu’est-ce que l’analyse immédiate ? En outre quelle réflexion vous suggère cette
recette ?
R. PbO cristallisé ; il y a deux variétés cristallisées de litharge, jaune et rouge ; le massicot
est l’oxyde PbO en poudre amorphe jaune très pâle obtenu par oxydation directe du plomb
à une température < 350° ; minium orange Pb3O4 (PbO2 + 2 PbO); PbO2 oxyde puce ;
NaCl solide extrait de mines souterraines ou de gisements à ciel ouvert dans des lieux
désertiques ; Na2CO3 ; de lacs égyptiens ; séparer par densité un solide insoluble d’un
liquide avec lequel il forme une suspension ; ensemble des méthodes qui permettent de
séparer les corps purs d’un mélange ; usage de la balance et chimie quantitative bien avant
Lavoisier.
Tr 4 : formules des oxydes de plomb ; vases à fard
7. Pline l’Ancien recommande l’écume d’argent pour les collyres, et en pommade pour
faire disparaître les cicatrices disgracieuses et les taches de la peau, et pour se laver les
cheveux. Qu’est-ce qu’un collyre ? qu’est-ce qu’une pommade ? comment s’appelle la
science ou l’art de faire des préparations pharmaceutiques, cosmétiques ou autres
mélanges en vue d’usages bien définis ?
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R. préparation médicamenteuse liquide qu’on instille dans l’œil ; préparation
pharmaceutique molle et grasse utilisée pour la peau et les muqueuses ou préparation
cosmétique parfumée pour la peau et les cheveux ; galénique ou formulation.
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Tr 5 Scheele et Chevreul
8. Vers 1770 le pharmacien suédois Scheele préparait un emplâtre de litharge et
d’huile d’olive, une partie de litharge appelée chaux de plomb pour deux parties
d’huile et autant d’eau étaient chauffés à l’ébullition et longuement brassés. Il
constata l’apparition dans ce mélange d’un produit sucré, redécouvert par Chevreul
en 1812. Qu’était ce “ principe doux des huiles ” ? Quelle réaction s’était-elle produite
?
R. glycérol ; saponification.
9. La galène (PbS) utilisée par les Egyptiens provient principalement de gisements
miniers du désert oriental égyptien. On en a la preuve par des analyses isotopiques.
Qu’est-ce qu’un isotope ? Et qu’est-ce que l’analyse isotopique ?
R. Deux isotopes d’un même élément ont même numéro atomique (même nombre de
protons nucléaires, même place dans la classification périodique, même nombre d’électrons
périphériques) mais diffèrent par le nombre de neutrons nucléaires, donc par la masse
atomique. Les produits naturels contiennent des mélanges d’isotopes en proportion
caractéristique de leur origine. Plusieurs techniques permettent de mesurer ces proportions :
RMN et spectrographie de masse.
Tr 6 isotopes du plomb sur fond de carte de l’Egypte
10. La galène était broyée et filtrée en grains de différentes tailles. Parfois on procédait
à un recuit à la température d’un réchaud à charbon de bois ou à l’addition de
graisses (graisse d’oie). Quels effets peut-on obtenir de ces procédés ?
R. Le broyage-filtrage permet d’obtenir des effets pailletés de gris métallisés plus ou moins
foncés et de noir. Le recuit donne aux fards des irisations jaunes et bleues. Les graisses
favorisaient l’adhérence des produits sur la peau.
Tr 7 ocre et malachite
11. Le papyrus médical Ebers, daté de 1550 avant J.-C., donne 95 recettes de remèdes
cosmétiques pour les yeux, avec la galène 35 % contiennent de l’ocre et 20 % de la
malachite. Que sont ces matières du point de vue chimique ?
R. ocre : Fe2O3, n H2O du rouge au jaune quand la proportion d’eau augmente, additionné
de silicates d’aluminium ; malachite : Cu(OH)2, CuCO3
12. On a détecté chez des enfants habitant des logements vétustes, dont les vieilles
peintures à base de céruse se dégradent, une maladie grave, comment se nomme-t-elle
?
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R. saturnisme
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Tr 8 : les deux procédés
13. La céruse a été fabriquée en France à grande échelle à partir de 1809. Les ouvriers
d’une usine de Clichy, fondée en 1809 par Jean-Louis Roard (1774-1853), directeur des
teintures aux Gobelins, sont spécialement atteints par ces coliques de plomb. L’usine
utilisait un procédé rapide en milieu aqueux dû au chimiste Thenard. La litharge était
additionnée de vinaigre, puis on faisait barboter du gaz carbonique dans la solution. On
obtenait la céruse sous forme d’une poudre très blanche et très fine. De quand date la
législation sur les établissements insalubres ? Pour quelle découverte est connu
Thenard ?
R. 10 octobre 1810 ; eau oxygénée (1818)
14. En 1850, la région de Lille comptait 7 fabriques de céruse, elles utilisaient le
procédé traditionnel hollandais : lames de plomb dans le vinaigre et addition de fumier de
cheval générant lentement du dioxyde de carbone, on obtenait la céruse vendue sous
forme de pains. Pourquoi ce procédé était-il moins dangereux ?
R. moins de poussières
15. La loi interdit dans les années 1920 l’usage de peintures à base de céruse par les
peintres en bâtiments. Mais la céruse demeurait permise pour d’autres usages.
Lesquels ? Par quoi sera-t-elle remplacée ? Par quelle autre voie peut-on absorber du
plomb ?
R. artistes peintres, cérusage du bois (menuisiers, ébénistes, vitriers), blanchisseurs de linge
et dentelles, cosmétiques, glaçure des porcelaines et poteries, cuirs vernis, cartons.
Blanc de zinc (carbonate), pouvoir couvrant moins bon, puis oxyde de titane TiO2.
Eau (tuyauterie en plomb)
Tr 9 définition
16. Une directive européenne de juin 1993, appliquée par la France définit un
cosmétique comme “destiné à être mis en contact avec les diverses parties superficielles du
corps humain (épiderme, système pileux, capillaires, ongles, lèvres, organes génitaux
externes) ou avec les dents et les muqueuses buccales en vue exclusivement de les nettoyer,
les parfumer, en modifier l’aspect, et/ou de corriger les odeurs corporelles, et/ou de les
protéger ou les maintenir en bon état ”. Le texte donne une liste de substances qui ne
peuvent entrer dans la composition d’un cosmétique. C’est le cas de la vitamine A.
Pourquoi ?
R. Ce n’est évidemment pas un produit toxique. La vitamine A est considérée comme un
médicament
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