Le bois d’un arbre, le sel de la mer, mais aussi le plastique d’un stylo ou le dioxygène d’une bouteille de plongée : toutes ces substances ne sont pas nées de la même façon. Comment les distinguer, et comment l’être humain parvient-il à en fabriquer certaines ?
I. Les substances naturelles et les substances synthétiques
Une substance naturelle est une substance présente dans la nature, sans intervention de l’être humain : le bois, le pétrole brut, le sel ou encore le dioxygène de l’air en sont des exemples.
Une substance synthétique est une substance fabriquée par l’être humain, en laboratoire ou en usine, à partir de réactions chimiques. On distingue deux catégories : les substances synthétiques reproduites, identiques à une substance déjà présente dans la nature (dioxygène synthétique, dioxyde de carbone synthétique), et les substances synthétiques artificielles, qui n’existent pas à l’état naturel (matières plastiques, peintures, médicaments, verre).
II. Comment fabrique-t-on des substances synthétiques ?
Préparation du dioxygène. Une solution de permanganate de potassium acidifiée réagit avec de l’eau oxygénée (peroxyde d’hydrogène) : la solution change de couleur et un gaz se dégage, le dioxygène O2 — un exemple de substance synthétique reproduite.
La distillation du pétrole brut. Le pétrole brut est chauffé à environ 370 °C, ce qui le transforme en vapeur. Dans une colonne de distillation, cette vapeur se sépare par condensation en plusieurs fractions selon leur légèreté : du plus léger (en haut) au plus lourd (en bas), on obtient le gaz domestique, l’essence, le kérosène, le gasoil (diesel), le naphta (utilisé pour fabriquer plastiques, peintures, caoutchouc, tissus) et enfin le bitume, le plus lourd.
III. Synthèse
Les substances naturelles existent dans la nature sans intervention humaine ; les substances synthétiques sont fabriquées par l’être humain, soit en reproduisant une substance déjà naturelle (comme le dioxygène), soit en créant une substance artificielle (comme les plastiques). La distillation du pétrole brut est un exemple industriel majeur : elle sépare le pétrole en fractions utiles selon leur légèreté, de la plus légère (gaz) à la plus lourde (bitume).
Exercice d’application
Exercice 1. Distingue une substance naturelle d’une substance synthétique, en donnant un exemple de chaque.
Exercice 2. Cite les deux catégories de substances synthétiques et donne un exemple de chacune.
Exercice 3. Décris en une phrase le principe de la distillation du pétrole, puis cite dans l’ordre, du plus léger au plus lourd, trois fractions obtenues.
Exercice 4. Dans l’expérience de préparation du dioxygène, quels sont les deux réactifs utilisés et comment reconnaît-on que le gaz obtenu est bien du dioxygène ?
Exercice 5. Le verre et le sel sont-ils des substances naturelles ou synthétiques ? Justifie ta réponse pour chacun.
Corrigés
Corrigé 1. Une substance naturelle existe dans la nature sans intervention humaine (ex. le pétrole brut). Une substance synthétique est fabriquée par l’être humain (ex. les matières plastiques).
Corrigé 2. Les substances synthétiques reproduites, identiques à une substance naturelle (ex. dioxygène synthétique) ; les substances synthétiques artificielles, qui n’existent pas dans la nature (ex. matières plastiques).
Corrigé 3. Le pétrole brut est chauffé, puis ses vapeurs se séparent par condensation en fractions selon leur légèreté. Du plus léger au plus lourd : gaz domestique, essence, kérosène (par exemple).
Corrigé 4. Les réactifs sont une solution de permanganate de potassium acidifiée et de l’eau oxygénée. On reconnaît le dioxygène car un gaz se dégage pendant que la solution change de couleur.
Corrigé 5. Le verre est une substance synthétique (fabriqué en usine à partir de sable fondu et d’autres composants). Le sel est une substance naturelle (présent tel quel dans la nature, par exemple dans l’eau de mer).
