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L’émission du CNDP et de La Cinquième pour les collèges

Physique/Des phénomènes et des hommes

Dissolution Du sel gemme à dissoudre au sel dissous de la mer, Galilée évoque un phénomène physique très largement utilisé par les hommes. Mais des aspects moins attendus de la dissolution des corps sont également abordés dans cette émission. Pourquoi, par exemple, le climat de la Terre est-il régulé par des courants d’eau salée ?

Cette grande boucle formée par les courants d’eau salée est à l’origine de l’équilibre climatique entre les régions froides et les régions chaudes. © CNDP

Galilée : Dissolution © CNDP

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SOMMAIRE DU GUIDE PÉDAGOGIQUE infos ∆ PRÉSENTATION ∆ DÉROULÉ DE L’ÉMISSION ∆ EN BREF ◊ ◊ ◊

Générique de l’émission Disponibilité Indexation de l’émission

en classe ∆ OBJECTIFS DE LA SÉRIE DES PHÉNOMÈNES ET DES HOMMES ∆ CARTE D’IDENTITÉ DE L’ÉMISSION ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊

Disciplines, classes et parties des programmes concernées en priorité Autres disciplines ou classes possibles Objectifs de l’émission Principaux thèmes abordés Représentations préalables à prendre en compte Vocabulaire prérequis Vocabulaire à expliquer Vocabulaire à mettre en place

∆ SUGGESTIONS PÉDAGOGIQUES ◊ ◊

Activité sur l’ensemble de l’émission Piste sur le module Labo

∆ FICHE ÉLÈVE ◊

Les applications de la dissolution

docs ∆ COMPLÉMENTS ◊ ◊

1. Le sel 2. Du sel gemme à la saumure

∆ DOCUMENT DE FABRIQUE ◊

Au cœur des sciences : Hahnemann et l’homéopathie

∆ RESSOURCES ◊ À lire ◊ À contacter


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infos

∆ PRÉSENTATION L’eau est le corps le plus abondant dans la nature puisqu’elle recouvre 72 % de la surface du globe. Et parmi toutes les propriétés physico-chimiques du précieux liquide, son pouvoir solvant revêt un caractère exceptionnel. Sur fond de scénario catastrophe au JT, nous voyons ainsi, dans le module Labo, Le sel de la terre, comment l’extraction du sel dans le sol par dissolution a provoqué dans un petit village de l’Est de la France l’écroulement de maisons et un glissement de terrain. Mais comment extrait-on ce sel qui s’est déposé dans les structures lagunaires il y a 200 millions d’années ? En injectant à 200 mètres de profondeur et sous haute pression de l’eau qui dissout le sel gemme. Il ne reste plus ensuite qu’à récupérer la saumure au niveau du sol et à la laisser s’évaporer… Mais qu’a donc fait Victor-Hector à l’avion du Petit Prince ? Lui qui rêvait de s’en servir pour changer de planète ! Pourquoi son avion a-t-il maintenant cette forme ? À partir de cette petite fiction, la séquence Expérience, Les aventures du Petit Prince, nous permet de revenir, toujours avec beaucoup humour, à autre aspect de la dissolution. « Soigner le mal par le mal » ou encore « aux grands mots les petits remèdes » telles ont été les principales devises de Samuel Hahnemann, chercheur allemand, né en 1755 en Saxe. Avec lui naît l’homéopathie. La séquence Histoire, L’homéopathie, montre que cette thérapie fondée sur le principe de similitude utilise comme remèdes des petites pilules obtenues par des dilutions à répétition dans l’eau L’application, Le Sel de la mer, nous entraîne, elle, dans l’Antarctique. Ici, Jean-Louis Étienne et les membres de l’équipe d’Antarctica nous expliquent comment la glace composée d’eau et de sel se transforme et parvient à réguler le climat de la planète. Ce n’est qu’une question de courants d’eau salée qui, en se déplaçant vers l’Équateur, se réchauffent avant de repartir vers les pôles…


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∆ DÉROULÉ DE L'ÉMISSION I-Labo : Le sel de la terre • 00 min 00 s : Présentation de la région : le Saulnois. • 00 min 26 s : Animation montrant la formation du sel dans une lagune. • 01 min 00 s : Jean-Patrick Érard, responsable de production aux Salins du Midi et de l’Est, décrit les techniques d’extraction du sel, proches de celles du pétrole. • 01 min 50 s : Dans un laboratoire, Daniel Christophe reconstitue ce qui se passe dans le sous-sol. • 02 min 28 s : Animation montrant le principe de la dissolution du sel. • 02 min 58 s : Formation de la saumure dans le sous-sol et en laboratoire. Principe de la saturation. • 03 min 40 s : Extraction de la saumure puis obtention du sel par évaporation de l’eau. La technologie varengevine permet une production de 630 mille tonnes de sel par an. • 05 min 30 s : Anciennes techniques, toujours fondées sur l’évaporation de l’eau, l’eau salée étant puisée dans des mares salées. • 05 min 57 s : Depuis le XIXe siècle et l’essor de la chimie industrielle, la demande en sel est importante, puisqu’il entre dans la composition ou assure la synthèse de nombreux composés chimiques courants. • 06 min 15 s : L’extraction du sel dans le sol n’est pas sans danger puisque cela peut provoquer l’effondrement de la surface. C’est pourquoi les Salins évaluent le seuil limite d’extraction. II-Expérience : Les aventures de Victor-Hector : L’avion du Petit Prince • 00 min 00 s : Rencontre de Victor-Hector et du Petit-Prince dans un jardin public. Il lui demande un avion pour changer de planète. Il lui donne un avion dissout. • 01 min 02 s : Scène dans le laboratoire de Victor-Hector. Ce dernier montre au PetitPrince qu’il n’a pas brûlé l’avion mais l’a dissout dans le dichlorométhane. • 02 min 20 s : Expérience : Victor-Hector verse du dichlorométhane sur un avion en polystyrène. Il démontre ainsi au Petit Prince que la masse du produit obtenu à partir de la dissolution du polystyrène dans le dichlorométhane est égale à la somme des masses de l’avion et du polystyrène. III-Histoire : L’homéopathie • 00 min 00 s : Présentation du sujet : Hahnemann en 1775, à Leipzig, étudie la médecine qui ressemble à celle décrite par Molière. Reconstitution de son parcours jusqu’à Vienne, où il est médecin du ministre de Transylvanie. • 01 min 05 s : 1789 : Hahnemann pense que pour guérir les gens il faut trouver des remèdes qui provoquent des maladies analogues. Il fait alors appel à la chimie et est son propre cobaye. Il met au point le principe de similitude.


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• 02 min 20 s : • 03 min 35 s :

Nouvelle trouvaille : la dilution dans de l’eau distillée ou de l’alcool. Il publie ses travaux mais n’a rien démontré. Condamnation de l’homéopathie : en 1820, Leipzig interdit à Hahnemann de vendre ses médecines pour défendre les privilèges des apothicaires. En 1835, à Paris, l’Académie de Médecine condamnera l’homéopathie. En 1843, Hahnemann meurt au milieu des conflits qui agitent encore aujourd’hui les esprits.

IV-Application : Le sel de la mer • 00 min 00 s : Le bateau, l’Antartica, de Jean-Louis Étienne est pris dans les glaces à 1 000 km des côtes de Norvège. Il sert de refuge à la mission scientifique qui étudie les courants froids. • 00 min 42 s : Sous prétexte de faire la cuisine, Jean-Louis Étienne explique que la banquise est formée de glace et de sel. Une glace jeune sera très salée tandis qu’une glace ancienne sera douce. Le sel se déplace par gravité vers l’eau située sous la banquise entraînant des mouvements d’eau qui sont les courants profonds (froids et dense). Ce sont ces courants froids qui permettent la régulation de la température de la planète. • 02 min 19 s : Pour mieux connaître ce mécanisme, les scientifiques creusent la banquise afin de mesurer la température, la salinité et la pression. • 03 min 05 s : Animation montrant le devenir du sel, de la banquise aux courants froids, puis la grande boucle allant des pôles à l’équateur et retour. • 03 min 42 s : Les mesures terminées, les scientifiques rentrent. Des informations recueillies, la compréhension du phénomène permettra de le surveiller et de prévoir ses variations.


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∆ EN BREF ◊

Générique de l’émission

Lundi 26 janvier 1998/5e/10.20/Dissolution, une émission de Roland Cros et JacquesOlivier Baruch (assisté d’Anouck Baussan), présentée par Stéphane Lavignotte et réalisée par Jean Laborit (26 min). I-Labo : Le sel de la terre, de Marc Jampolsky (8 min). II-Expérience : Les aventures de Victor-Hector : l’avion du petit Prince, de Christophe Barraud (5 min). III-Histoire : L’homéopathie, de Philippe Briday (4 min) en coproduction avec Mérapi Productions. IV-Application : Le sel de la mer, de Marc Jampolsky (5 min), production : Gédéon. ◊

Disponibilité

Cette émission est disponible en cassette vidéo avec son livret pédagogique : réf. 002 K1050. Cette cassette inclut également l’émission Pression atmosphérique. ◊

Indexation de l'émission

Physique, 5e-4e. Mots-clés : Sel : composé chimique – eau : composé chimique – lagune – composé ionique – composé moléculaire – solution aqueuse.

Guide élaboré par Jean-Claude Arrougé et Nathalie Ovtcharenko, coordonné par Lydia Bretos. Assistantes d’édition : Isabelle Cieplik et Séverine Blondeau. Maquette : Cédric Perdereau.


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en classe

∆ OBJECTIFS DE LA SÉRIE DES PHÉNOMÈNES ET DES HOMMES Cette série décrypte des phénomènes qui se déroulent dans la nature. Une nature que les hommes tantôt subissent, tantôt utilisent à leurs fins. On retrouve dans chaque émission ces deux aspects, ainsi que l’état des connaissances et des méthodes pour les acquérir en s’aidant d’expériences et de modélisations. Une structure différente a été choisie pour cette série afin de pouvoir mieux cerner le cheminement de la recherche scientifique, de la découverte d’un phénomène à son application : – Le module Labo part d’une situation de crise qui pose un problème de société. Le phénomène physique responsable de la crise est ensuite analysé par des scientifiques, puis modélisé. – L’Expérience illustre d’une façon humoristique un autre aspect du thème. Basée sur une hypothèse qu’il faut infirmer ou confirmer, l’expérience a une explication simple et permet de tirer des conclusions. – La séquence Histoire s’attache à un homme, à un instrument ou à une découverte précise, remis en perspective d’une part dans son époque, d’autre part dans l’histoire des sciences. – Le module Application illustre l’idée d’universalité des lois de la physique. Il montre ainsi un domaine où le même phénomène est en jeu.


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∆ CARTE D’IDENTITÉ DE L’ÉMISSION ◊

Disciplines, classes et parties des programmes concernées en priorité

Physique, 5e-4e : l’eau dans notre environnement. ◊

Autres disciplines ou classes possibles

Géographie, 4e : climat, environnement. ◊

Objectifs de l’émission Montrer que l’eau est un puissant solvant notamment de solides (comme le sel). Expliquer que l’extraction du sel peut être obtenue par dissolution. Préciser la structure moléculaire de l’eau et la structure ionique du sel (chlorure de sodium). Mettre en évidence l’importance du sel dissous dans l’eau dans l’Antarctique comme moteur de régulation du climat planète. ◊

Principaux thèmes abordés Solubilité. Saturation. Dilution. Solution. ◊

Représentations préalables à prendre en compte Ne pas confondre le verbe fondre et le verbe dissoudre. Les élèves disent souvent qu’ils fondent du sucre dans leur boisson alors que le sucre fondu n’est autre que du caramel. L’action de fondre implique une augmentation de température avec un changement d’état, contrairement à la dissolution. ◊

Vocabulaire prérequis Eau, sel, banquise. ◊

Vocabulaire à expliquer Homéopathie, chlorure de sodium, bêcher, solution, saturation, dissolution, dilution, marais salant, salin, saline, salinité, conductivité électrique, thermostat. ◊

Vocabulaire à mettre en place Saumure, soude caustique, eau de Javel.


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∆ SUGGESTIONS PÉDAGOGIQUES Activité sur l’ensemble de l’émission (physique, 5e-4e)

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L’EAU : UN SOLVANT EXCEPTIONNEL • L’eau et les solides Dans différents récipients remplis d’eau, introduire du sucre, du sel, du café en grain et lyophilisé (environ 100 g de chacun de ces corps). Quels sont les corps qui se dissolvent rapidement après agitation ? Vérifier que la saturation de la solubilité du sel équivaut à celle mentionnée dans le document mais aussi que la solubilité du sucre est encore beaucoup plus importante (environ 1 900 g/l). Montrer que dans les solutions aqueuses obtenues, il n’est pas possible de séparer les substances solides par filtration et que, pour ce faire, il est nécessaire de recourir à une distillation. Expliquer que ce pouvoir dissolvant est une des raisons pour laquelle une eau claire et limpide n’est pas obligatoirement potable. • L’eau et les liquides Dans différents verres, mélanger de l’eau à des liquides familiers : lait, huile, vinaigre, sirop de grenadine, alcool… Faire des déductions sur les raisons de la miscibilité ou non des ces liquides dans l’eau. Certains de ces liquides contiennent-ils déjà de l’eau ? Comment peuton extraire les liquides en solution ? • L’eau et les gaz Signaler que l’air se dissout dans l’eau dans de petites proportions (ce qui explique pourquoi les poissons peuvent respirer sous l’eau). En revanche, d’autres gaz se dissolvent dans des quantités très supérieures. Exemples : le chlorure d’hydrogène se dissout dans l’eau pour former de l’acide chlorydrique, le dioxyde de carbone également à raison d’un litre de ce gaz pour un litre d’eau ; le dioxyde de soufre (SO2), gaz dangereux, se dissout lui dans le rapport de 44 litres de SO2 pour un litre d’eau et former de l’acide sulfurique. D’où l’intérêt de la dissolution de certains gaz dans l’eau. Comment extrait-on les gaz dissous dans l’eau ? ◊ Piste

sur le module Labo : Le sel de la terre (physique, 5e-4e) LE SEL OU CHLORURE DE SODIUM • Distinguer les différents types de sel Le sel gemme extrait des mines de sel (c’est le cas de la saline de Varangéville évoqué dans le premier module) qui contient entre 93 à 99,8 % de NaCl) ; le sel de mer (entre 98 % et 99,8 % de NaCl) et le sel ignigène (vient du latin ignis qui signifie feu) qui contient plus de 99,9 % de NaCl et obtenu par évaporation artificielle (méthode thermique) dans les salines.


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• Les différentes façons d’obtenir le sel À partir du premier module, remarquer que le sel gemme (ou halite) est une évaporite, c’est-à-dire une roche sédimentaire résultant de l’évaporation intensive de l’eau. Sa vitesse de dépôt est d’environ 20 cm par an ; sa structure irrégulière est formée de cristaux cubiques. Préciser qu’un marais salant est, lui, constitué de bassins artificiels où l’eau de mer, sous l’action du vent et du soleil, s’évapore. Dans le cas d’une saline, le sel est obtenu par évaporation aussi, mais à partir d’une source de chaleur artificielle. Signaler par ailleurs qu’on appelle « sel solaire » une saumure d’origine terrestre. • La structure ionique du cristal de chlorure de sodium Reconstituer cette structure en mettant en évidence l’agencement des ions Na+ et Cl-. Montrer que, lors de la dissolution du chlorure de sodium solide dans l’eau, les molécules d’eau « cassent » les cristaux permettant ainsi aux ions clore et sodium de reprendre leur liberté. Une solution aqueuse de chlorure de sodium (l’eau salée) contient donc des molécules d’eau, des ions Na+ et des ions Cl-. L’eau étant le solvant, le sel le soluté. • L’usage du sel et de ses produits dérivés Revenir sur son avidité en eau (pouvoir hygroscospique) et chercher quelles applications peuvent être faites de cette propriété. Rappeler son rôle dans la conservation des cuirs et peaux, dans l’adoucissement de l’eau, comme agent de sécurité (déneigement des routes), son utilisation dans l’agro-alimentaire (rééquilibrage de la teneur en sodium des sols soumis à la culture intensive, conservation des qualités nutritives des fourrages, apport de sels minéraux aux animaux sous forme de blocs à lécher et de sceaux), ses propriétés antimicrobiennes (il inhibe ou retarde le développement de micro-organismes). Réaliser l’électrolyse d’une solution aqueuse de chlorure de sodium. Insister sur le fait que le courant électrique est dû à une double circulation de charges électriques. Expliquer pourquoi on peut obtenir, lors de cette électrolyse, du chlore et de la soude. De même, expliquer que l’électrolyse du sel fondu permet d’obtenir du sodium (métal) et du chlore. Mettre en relation la salinité d’une solution aqueuse avec sa conductibilité électrique (d’où la mesure de la conductibilité électrique de la banquise pour connaître sa salinité). On rappellera que le chlore obtenu à partir de l’eau salée peut servir à fabriquer, entre autres, des solvants, des désinfectants blanchissants (eau de Javel) du polychlorure de vinyle (PVC), etc. Le sel et l’eau salée sont donc bien deux formules de base de l’industrie chimique !


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∆ FICHE ÉLÈVE À utiliser en classe de 4e. ............................................................................................................................................ Nom, prénom : Date : Classe : ◊ Les

applications de la dissolution

Qu’est ce qu’une dissolution ? En quoi se distingue-t-elle de la fusion ?

Qu’est-ce que la dilution ? Quand et pourquoi est-elle employée ? Qu’est-ce qu’une dilution à1%?

Qu’est-ce qu’un solvant ? Donner des exemples de solvants autres que l’eau.

Qu’appelle-t-on saturation d’une solution aqueuse ?

• Je manipule Prendre un bécher de 150 ml. Mesurer 100 ml d’eau dans une éprouvette graduée. Verser cette quantité d’eau dans le bécher. Mesurer 35 g de chlorure de sodium, l’ajouter à l’eau. Agiter. Qu’obtient-on ? Calculer la masse volumique de la solution aqueuse obtenue. Faire de même en mélangeant 100 ml d’eau et 190 g de sucre. Quelles conclusions tirer de ces deux manipulations ?

• Je fabrique de l’eau de Javel Dans une solution concentrée de chlorure de sodium, on plonge deux électrodes de carbone reliées à un générateur de courant continu. À la cathode se forme un gaz : l’hydrogène, que l’on recueille dans une éprouvette (on peut l’identifier facilement par la légère explosion qu’il provoque lorsqu’on lui présente une allumette enflammée). À l’anode se forme du chlore, gaz plus dense que l’air. Au bout de quelques minutes, la solution sent l’eau de Javel. Cette dernière, appelée en chimie hypochlorite de sodium, s’est formée à partir de la soude et de l’eau chlorée. Attention à la date de péremption car l’eau de Javel n’est pas stable.


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docs

∆ COMPLÉMENTS 1. Le sel

« Sel. Voilà un mot qui évoque spontanément une saveur toute particulière et l’usage culinaire courant qui en est fait. Vient peut-être ensuite à l’esprit son caractère sacré. À travers l’histoire, les hommes ont établi une relation étroite entre le sel et le divin, qui explique son rôle dans la religion, la sorcellerie, les traditions et les superstitions populaires. Difficile aussi de ne pas songer à sa source : l’eau de mer. La teneur globale en sels y est, en moyenne, de 35 grammes par litre et varie d’une mer à l’autre : elle est plus faible, de 2 à 5 grammes par litre, dans les mers polaires et dans les mers intérieures où débouchent de grands fleuves, comme la mer Baltique ; à l’opposé, elle est plus forte dans les mers où l’évaporation est intense et l’apport d’eau douce faible, comme la Méditerranée (38 à 39 grammes par litre), et la mer Rouge (plus de 40 grammes par litre). Les différents éléments dissous sont nombreux, et ce, avec des différences de proportions considérables. C’est le chimiste Dittmar, qui, en 1884, lors de l’expédition du navire océanographique “ Challenger ”, réalise les premières analyses de l’eau de mer. Il établit que la quantité absolue des éléments varie avec la salinité, mais que la proportion relative en demeure constante. Le chlore et le sodium sont les deux constituants les plus abondants. De leur combinaison résulte le chlorure de sodium (NaCl), le “ sel ” de table. On estime que les eaux de mer en renferment de l’ordre de 40 000 millions de millions de tonnes ! Ce qu’il faut savoir aussi, c’est qu’au cours de l’histoire de la terre, les limites des mers et des océans ont changé. C’est pourquoi l’on retrouve, à l’intérieur même des continents actuels, dans des niveaux géologiques d’âges variés, d’importants gisements. Ce sont des gisements de sel marin fossile, dont on extrait le sel gemme, et qui sont ainsi largement répandus sur les cinq continents. Si les plus anciens datent de l’ère primaire, il s’en forme encore actuellement, comme dans le golfe du Kara-Bogaz, à l’est de la Caspienne, ou les sebkha d’Afrique du Nord. On notera que les périodes géologiques du Permien et du Trias (ère secondaire) semblent avoir été plus favorables aux dépôts de sel que les autres. En France, les principaux gisements datent du Trias (en Lorraine, Champagne, FrancheComté, dans les Alpes et le Sud-Ouest), ou de l’Oligocène (ère tertiaire, en Alsace, Bresse, Valentinois, Camargue et dans la région de Manosque). Ces dépôts résultent de l’évaporation intense de l’eau de mer dans des conditions favorables. Les roches salines, ainsi créées, appelées aussi “ évaporites ”, font partie des roches sédimentaires tout comme les argiles ou le calcaire. En fait, il existe différentes roches salines, qui se déposent dans l’ordre de solubilité croissante des sels de l’eau de mer, le gypse, puis le sel gemme (le chlorure de sodium), les sels de magnésium et enfin, les sels de potasse. Les dépôts sont recouverts de sédiments d’épaisseur variable. Comme le sel présente une remarquable plasticité, et ce, d’autant plus que le gisement est profond, il peut « monter » à Galilée : Dissolution © CNDP

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travers les couches géologiques sus-jacentes, et former des dômes de sel appelés “ diapir ”. Ils sont à l’origine de “ pièges à hydrocarbures ”, car une très grande qualité du sel massif est sa parfaite étanchéité. Il constitue, en effet, une couverture idéale pour les roches-réservoirs en empêchant la migration des hydrocarbures vers la surface. Ceci explique que la recherche d’hydrocarbures soit à l’origine de la découverte de nombreux gisements de sel gemme. De tels dômes de sels, associés à des hydrocarbures, existent en France, à Saint-Marcet par exemple. Le sel peut aussi être extrait de sources, mares ou fontaines salées. Il provient alors de la dissolution de sel gemme par les eaux d’infiltration. Ainsi, quoi qu’il en soit, le sel est forcément d’origine marine. En raison de son usage alimentaire primordial, le sel a eu, à certains moments, la même importance que l’or. C’est pourquoi, très tôt, les hommes ont cherché à l’extraire, le conditionner, l’échanger. Avant d’être un condiment, le sel apparaît, en effet, comme un aliment indispensable à la vie. Le sodium, notamment, est un produit essentiel au maintien de l’équilibre hydrominéral de l’organisme humain, et joue un rôle dans la régulation de la pression et du volume sanguins. Les mouvements d’ions sodium et d’ions potassium, à travers la membrane des cellules nerveuses, sont à l’origine de l’influx nerveux. En conséquence, les carences en sel entraînent des troubles qui peuvent provoquer la mort. Au paléolithique, l’homme se nourrissait de gibier ou de poisson dont la chair est naturellement salée ; il couvrait ainsi ses besoins en sel. Au néolithique, avec la pratique de l’agriculture, le régime alimentaire se modifie et comporte une plus grande quantité de protéines végétales ; celles-ci, riches en potassium, entraînent un déséquilibre minéral que l’organisme doit compenser. Jusqu’à la naissance de la chimie industrielle du XIXe siècle, le sel sera essentiellement utilisé pour la préparation et la conservation des aliments. Mais, en raison de son pouvoir de rétention d’eau et d’antiseptique connu, ses usages se sont étendus au traitement des cuirs et des peaux, à la blanchisserie, à l’agriculture et à la médecine. Élément fondamental de la vie de l’homme, le sel est donc consommé par un très grand nombre. De plus, le sel n’a pas de substitut. Du fait de son origine, sa production est très localisée, donc d’une surveillance facile. Objet d’échanges commerciaux intenses, il a très vite constitué une source privilégiée de recettes fiscales, et ce depuis la plus haute Antiquité. Déjà en Chine, à la fin du IIe millénaire avant J.-C., un impôt sur le sel était instauré ; de même en Égypte et en Syrie, sous les successeurs d’Alexandre. Rome ne fait pas exception. C’est ainsi que le censeur Livius, qui en augmenta les droits, reçut le surnom de “ Salinator ”. C’est en France que cet impôt, appelé la “ gabelle ”, fut le plus durable, mais aussi le plus contraignant et le plus impopulaire. Instauré pour la première fois en 1259 par Charles d’Anjou, il fut définitivement établi le 20 mai 1340. Ce fut d’abord un impôt de consommation, puis une taxe perçue en obligeant les habitants à se fournir dans les “ greniers ” ou les “ magasins du Roi ”, à un prix fixé. Après la Révolution, la gabelle fut remplacée par l’impôt sur le sel qui ne fut définitivement aboli qu’en 1946 ! Actuellement, le sel alimentaire fait encore l’objet d’une imposition dans certains pays comme l’Allemagne. En Autriche, en Grèce, et en Italie continentale, persiste un monopole de production ; tandis qu’en Suisse, il s’agit d’un monopole cantonal de distribution. » (« Le sel, un produit millénaire qui n’a pas dit son dernier mot », de Maryse Guille, TDC n° 555 du 6 juin 1990, CNDP, pp.4-6)


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2. Du sel gemme à la saumure « Afin de dissoudre le sel gemme, il est nécessaire de créer des sondages dont l’exploitation assurera l’alimentation en saumure de la saline. Acheminée à Varangéville, une partie de cette saumure est alors traitée chimiquement. • La création des sondages Un sondage est un trou cylindrique généralement vertical effectué dans l’écorce terrestre jusqu’au cœur du gisement de sel. La création d’un sondage débute avec la réalisation d’un forage dans lequel est ensuite introduite une colonne de tubes qui est cimentée à la paroi du trou. Dans chaque sondage, de l’eau douce est injectée sous forte pression pour obtenir un léger décollement de terrains qui provoque une fissure horizontale : c’est la fracturation. Les sondages du champ d’exploitation sont ainsi reliés les uns aux autres par leur base. L’exploitation de Varangéville procède par sondages groupés, cela consiste à créer un panneau d’exploitation composé de plusieurs sondages d’une profondeur moyenne de 280 mètres chacun et espacés d’environ 150 mètres les uns des autres. Les deux champs de sondages assurant l’alimentation de la Saline sont situés à l’intérieur des concessions de Drouville (1 017 ha) et de Courbesseaux (466 ha). • L’exploitation des sondages L’exploitation des sondages vise à extraire de la saumure tout en contrôlant régulièrement le volume de cavités créées. L’extraction de la saumure Les sondages effectués, le gisement de sel est lessivé par circulation souterraine d’eau douce sous pression injectée par un sondage, puis extraite d’un autre sous forme de saumure. Cette injection d’eau sous pression dissout le sel et assure la remontée à la surface d’une saumure saturée. Elle est généralement limpide et contient environ 300 g de Chlorure de Sodium (NaCl) par litre et des impuretés solubles comme les sulfates, les chlorures de calcium et de magnésium. La saumure obtenue est alors acheminée par saumoducs vers la Saline de Varangéville. Le contrôle des cavités La surveillance rigoureuse du développement des cavités, essentielle à la poursuite de l’exploitation en toute sécurité, est effectuée régulièrement grâce aux techniques de la diagraphie nucléaire et de la sonde à ultra-sons. La diagraphie nucléaire Sachant que les marnes contiennent des minéraux argileux plus ou moins radioactifs alors que la saumure n’en contient pas, des sondes spéciales permettent de mesurer, à travers le tubage, la radioactivité naturelle des terrains rencontrés par un forage. En réalisant une telle diagraphie, on peut connaître à un instant donné à l’aplomb du tubage la position exacte de l’interface liquide-sel, qui correspond généralement au sommet de la cavité. Les sondes à ultra-sons Les sondes à ultra-sons permettent de déterminer avec précision la forme de la cavité. Dérivant du principe du radar, la technique consiste à mesurer le temps mis par le son émis depuis la sonde pour se réfléchir sur la paroi de la cavité et revenir à son point d’émission. Ensuite, à partir du résultat obtenu, et connaissant la vitesse de propagation d’un son dans la saumure, il est possible de déduire la distance qui sépare la sonde de la paroi. Ces mesures sont effectuées tous les ans et le traitement informatique des résultats donne rapidement les dimensions de la cavité et permet de disposer de coupes de celle-ci dans toutes les positions.


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Ces résultats servent ensuite à déterminer l’emplacement des futurs sondages. En effet, le site d’un nouveau sondage est toujours choisi en fonction du développement des cavités des sondages voisins déjà en exploitation. De plus, lorsque la cavité atteint certaines dimensions, l’extraction est arrêtée avant que le gisement ne soit totalement exploité. Cela permet de conserver entre la cavité et la surface du sol une poutre de sel importante qui contribue à maintenir les terrains susjacents. Cette technique d’exploitation extensive utilisée par la Compagnie des Salins et le contrôle rigoureux des cavités permettent de maîtriser l’évolution des terrains. • L’épuration chimique d’une partie de la saumure En amont des évaporateurs, une partie de la saumure est traitée chimiquement afin d’éliminer les impuretés solubles qu’elle contient. Cette opération concerne toutefois une faible proportion de la saumure extraite ; seule une partie du sel produit est obtenue à partir de saumures épurées chimiquement. Cette technique, mise en œuvre dans une station d’épuration, permet d’éliminer les impuretés solubles en introduisant des substances chimiques qui ont pour effet de les rendre insolubles. Cette réaction chimique porte le nom de précipitation. Ainsi, le lait de chaux précipite le magnésium contenu dans la saumure, de même le carbonate de sodium précipite le calcium. Ensuite, les impuretés devenues insolubles sont évacuées vers la station de traitement des boues. » (Saline de Varangéville, éd. AFAQ n° 1996/5786, © Compagnie des Salins du Midi et des Salines de l’Est, 1996, pp. 4-6)


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∆ DOCUMENT DE FABRIQUE ◊

Au cœur des sciences : Hahnemann et l’homéopathie

Voici comment, dans ce qu’on nommera plus tard l’Allemagne, au tout début du XIXe siècle, un homme passionné inventa, petit à petit, une nouvelle manière de soigner… Il s’appelle Samuel Hahnemann et, un beau jour de l’année 1775, il arrive à Leipzig, la grande ville universitaire, pour y étudier la médecine… Il a vingt ans, une ambition folle : guérir les gens… Guérir… Á cette époque, la médecine ressemble encore beaucoup à ce qu’en ont montré les pièces de Molière : on pratique couramment la saignée… Et il est bien rare que les malades guérissent… Cette science inefficace déçoit Hahnemann. Alors, sans relâche, il s’initie à la fabrication des remèdes, des drogues, chez un apothicaire, l’ancêtre de nos pharmaciens… Il séjourne à Vienne, à Leopolstadt… Il devient le médecin privé du gouverneur de Transylvanie. C’est déjà une très belle carrière… Mais le jeune médecin reste insatisfait : à quoi bon cette réussite s’il ne parvient pas à guérir ? Nous voici en l’an 1789. En France, c’est la Révolution… Samuel Hahnemann, lui, retourne à Leipzig, bien décidé à mener, dans son domaine, une autre révolution : celle qui doit le mener à sa nouvelle méthode thérapeutique. Ce qu’il veut, c’est utiliser la chimie dans la recherche des remèdes, une idée venue de son enfance : son père travaillait avec des chimistes dans une fabrique de porcelaine, chose rare à l’époque. Son idée : pour guérir certaines maladies, on doit chercher des remèdes qui provoquent les maladies les plus analogues. Sa méthode : expérimenter les médicaments sur des gens sains pour mieux analyser leurs effets. Et tout ça à l’hôpital. Hahnemann décide d’être son propre cobaye : il absorbe toutes sortes de médicaments, parfois toxiques, au risque de se rendre malade ! Et constate un curieux phénomène : lorsque, bien portant, il prend une dose de quinquina, il ressent de la fièvre alors que cet extrait de plante est justement prescrit pour la combattre. C’est ce qu’on appelle le principe de similitude. Hahnemann est convaincu qu’il est en train de découvrir quelque chose de décisif… Mais ces substances sont souvent dangereuses, et le remède aggrave souvent l’état du patient, puisqu’il ajoute ses propres effets à ceux déjà provoqués par la maladie. Hahnemann a alors l’idée de diluer le médicament dans des volumes d’eau distillée ou d’alcool. Pour les substances solides, il faut les broyer dans un mortier, et cela parfois pendant des heures avant de les dissoudre. Lors de la première étape, il prend une goutte du produit de base – du laudanum par exemple – appelé alors « teinture mère » et la mélange, dans une éprouvette, à 99 gouttes de solvant, puis agite le tout énergiquement. Il obtient ainsi une 1re dilution. Ensuite, dans une deuxième éprouvette, il mélange une goutte de cette 1re dilution à 99 gouttes de solvant et ainsi de suite jusqu’à obtenir une solution où il ne reste, finalement, rien… ou presque rien.


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Et pourtant, Hahnemann constate que, même à une dose infinitésimale, le remède conserve ses effets bénéfiques, et même parfois, est plus puissant qu’une forte dose de médicament pur. Enfin, avec la publication de ses travaux en 1810, à force de passion, de patience aussi, l’homéopathie est née. Mais Hahnemann n’a rien démontré réellement, et la médecine moderne qui recherche les causes des maladies regarde d’un mauvais œil sa jeune rivale… Comment une dose de médicament si petite qu’elle en est invisible pourrait avoir des effets sur les malades ?… Cette homéo quoi ? Cette homéopathie, mais c’est une science de charlatan ! En 1820, pour défendre les privilèges des pharmaciens, le tribunal de la ville de Leipzig interdit à Hahnemann de fabriquer et distribuer ses remèdes. Plus tard, à Paris, en 1835, l’Académie de Médecine va là aussi condamner l’homéopathie. Hahnemann meurt au milieu de ces conflits en 1843. Mais les passions autour de la dilution n’ont pas fini d’agiter les esprits…


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∆ RESSOURCES ◊

À lire

Solubilités et miscibilités : tables et formules, de Catherine Mautrait, éd. Masson, série Cahiers du préparateur en pharmacie, vol. 3, 1995, 88 p., 100 F. Sur les chemins du sel : activité commerciale des sauneries de Salins du XIVe au XVIIe, de André Hammerer, éd. Cêtre, 1970, 304 p., 190 F. Le Sel de la Terre, de Jean-Claude Hocquet, éd. Du May, coll. Empreintes, 1989, 200 p., 250 F. Les Chemins du sel, de Gilbert Dunoyer de Segonzac, éd. Gallimard jeunesse, coll. Découvertes n° 111 Traditions, 1991, 176 p., 82 F. « Le Sel », TDC n° 555, juin 1990, CNDP, 13 F. À la découverte de l’Antarctique et de l’environnement polaire, dossier conçu et rédigé par Pierre Avérons, éd. Antarctica-Fondation Elf, 1991-1992 dirigée par Jean-Louis Étienne, coll. Autrement dit, éd. CNDP, 134 p., 86 F, réf. 002 60009.

◊À

contacter

La Compagnie des Salins du Midi et des Salines de l’Est (CSME), 51, rue d’Anjou, 75008 Paris, tél. 01 49 24 15 00. Institut Claude-Nicolas Ledoux, boulevard de la Saline d’Arc, 25610 Arc-en-Senans, tél. 03 81 54 45 00.


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512-665-697

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