CHIMIE ET SPORT. L énergie chimique du sportif La fatigue L alimentation Le dopage et le dépistage
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- Monique Métivier
- il y a 8 ans
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1 CHIMIE ET SPRT Le sportif L énergie chimique du sportif La fatigue L alimentation Le dopage et le dépistage L équipement du sportif Les instruments La protection L équipement lourd XXX es lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
2 L énergie chimique du sportif La contraction musculaire a besoin d énergie. Celle-ci est produite lors de la «respiration cellulaire» et stockée sous forme chimique dans les cellules : la molécule qui sert de réserve biologique d énergie est l Adénosine Triphosphate ou ATP. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
3 L énergie chimique du sportif Les sucres (entre autres) apportent l énergie nécessaire. C 6 H H C 2 + énergie (-2800 kj/mol) Réaction très complexe La première étape est la phosphorylation du glucose qui est couplée à l hydrolyse de l ATP : Glucose + Pi 2- + énergie Glucose Pi 2- + H kj/mol ATP 4- + H 2 ADP 3- + Pi 2- + H + +énergie - 46 kj/mol P H XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
4 L énergie chimique du sportif XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
5 Électrophile? Nucléophile? H P P P CH 2 P + P P CH 2 RA H RA H H Réaction lente, régulée par une enzyme. P H + H (Pi) XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
6 Phosphorylation du glucose P H H H H H P H H H H H H H P H 2 P H H + H 2 H H H H H H XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
7 L énergie chimique du sportif Question 1 Sucres lents ou rapides : pourquoi cette classification ne repose-t-elle sur aucun fondement scientifique? Comment se forme le glycogène? Quel est son rôle? XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
8 Vos réponses 2 ou 3 pages dans un fichier.doc ou.odt. Citez vos sources : livres, sites internet, Envoyer à mireille.galian@wanadoo.fr Avant le 12 novembre XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
9 L énergie chimique du sportif Question 2 Quels sont les apports des boissons énergisantes? Intérêts et inconvénients? L'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation (Anses), a recensé plus d une centaine de ces boissons sur le marché français. Elle recommande d'éviter la consommation de boissons dites énergisantes lors d'un exercice physique XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
10 La fatigue une incapacité à maintenir le travail physique usuel Fatigue centrale Défauts de la commande motrice Fatigue périphérique Défaillance du mécanisme contractile XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
11 La fatigue Parmi la vingtaine d acides aminés naturels apportés par l alimentation, trois ont des chaines ramifiées. Ils sont oxydés dans les muscles. La prise de BCAA avant et après un exercice intense permettrait de limiter les douleurs qui apparaissent généralement entre 24 et 48 heures après. Récemment, il a été démontré qu'une supplémentation avant et les trois jours suivant un exercice diminue les douleurs musculaires. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
12 La fatigue Un autre acide aminé, le tryptophane : Accroissement de la synthèse de nombreux neuromédiateurs cérébraux, tels que : la sérotonine : [c] dépression - [c] anxiété, perte d appétit Une activité physique régulière diminue l état d anxiété. Mais attention au surentraînement! Sérotonine XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
13 La fatigue Question 3 : les courbatures dues à l effort L acide lactique a longtemps été considéré comme le responsable des courbatures musculaires. Comment se forme-t-il dans les muscles? Sous quelle forme est-il (acide ou lactate?) Comment est-il éliminé? Quels sont les causes plus probables des courbatures? XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
14 L instrument du sportif Matériaux traditionnels en forte regression Matériaux de synthèse Matériaux composites XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
15 Cordage de raquette De nombreux matériaux peuvent être utilisés : le polyester (assez rigide) ; les polyamides (nylon ) assez robustes ; les fibres aramides (kevlar ) très robustes et rigides ; Les fibres de carbone ; des fibres métalliques. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
16 Qu est-ce qu un «Polymère» Enchaînement d un grand nombre de molécules liées de façon covalente Hermann Staudinger prix Nobel de chimie 1953, pour avoir démontré l'existence des macromolécules qu'il a identifiées comme étant des polymères. monomères polymérisation du grec «pol = poly» plusieurs et «meros = meros» parties Zones amorphes Zones cristallines XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
17 Les deux types de réaction de polymérisation Par polyaddition : n H 2 C CH H 2 C CH Ph Ph n motif ou unité de répétition Chaque étape est une addition : la double liaison est remplacée par trois liaisons simples. Par polycondensation : n C Cl Cl + n H 2 N C NH 2 Cl C C HN NH H + 2n-1 HCl n motif ou unité de répétition Cette réaction est une addition suivie d une élimination XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
18 Quelques macromolécules 1 unité de répétition A B 2 unités de répétition Liens covalents entre les chaînes Les macromolécules peuvent avoir des structures très différentes : homopolymères linéaires (A), copolymères statistiques (B), à blocs (C), greffés (D), systèmes réticulés (E) sont quelques-unes des très nombreuses déclinaisons possibles, selon les besoins du chimiste. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
19 Propriétés des polymères Thermoplastiques : Polymère qui «fond» lorsqu il est chauffé. A l état fondu, il peut être moulé. Le phénomène est réversible. Les macromolécules sont mobiles Elastomère : Polymère avec des propriétés élastiques réversibles dans un domaine de température limité : T v < T < T fus. Thermodurcissables : Polymère fortement réticulé qui «durcit» lorsqu il est chauffé. Il est mis en forme par chauffage lors d une transformation irréversible. Les chaines sont fortement réticulées XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
20 Le kevlar Ce matériau fut découvert accidentellement en 1965 par Stephanie Kwolek et Herbert Blades, chercheurs de la société Du Pont de Nemours. Le poly-para-phénylène téréphtalamide XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
21 conformations Conformation s-trans conformation s-cis 21 Rotation impossible autour de la liaison C-N n N C N H C H N H C n N C NH C H N C H H H C N H C N H XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre 2013
22 Un autre facteur de rigidité : les liaisons intermoléculaires Kevlar Liaisons intermoléculaires ou liaisons hydrogène Liaisons simples rigides Matériau Résistance à la rupture en MPa Acier 300 à 1000 Kevlar Carbone(THM) XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
23 Les chaines sont orientées par le procédé de fabrication des fibres : le polymère est extrudé dans une filière. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
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25 Le kevlar résiste bien aux hautes températures La ténacité du fil est mesurée en cn par tex = la traction à la rupture (en cn = centinewton) par unité de masse linéique de fil (le tex = grammes pour 1000 m de fil). XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
26 Les fibres de carbone XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
27 Les fibres de carbone Procédés de fabrication Ex-cellulose Ex-brais Ex-PAN 90 % vapodéposées XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
28 Les fibres de carbone XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
29 Les fibres de carbone Ammoxydation du propène : 2 CH 2 =CH CH NH CH 2 =CH C N + 6 H 2. acrylonitrile Polymérisation de l acrylonitrile : H H A C C H H H H H C C C A C C N H C H C N N XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
30 Les fibres de carbone xydation réticulation sous C 1h XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
31 Les fibres de carbone Carbonisation de 1200 à 1500 C 2 à 10 minutes sous N 2 Fibres Haute Résistance 90 % de C -8% N -1% H- 1% XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
32 Les fibres de carbone Graphitisation vers 2000 C Fibres Haut Module 99% de C XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
33 Question 4 : La chimie et le ski : planches, casques, combinaisons,.. Mais aussi les canons à neige et les explosifs pour déclencher les avalanches... XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
34 Question 5 : Comment la chimie prend soin des pieds du sportif? XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
35 Question 6 : de la balle de golf au ballon ovale Quelles sont les contraintes? Les matériaux employés et leur synthèse? Leur mise en forme? XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
36 Question 7 : Le vélo a-t-il besoin du pétrole? XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
37 Question 8 : Quelle aide la chimie apporte-telle aux sportifs handicapés? XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
38 La protection du sportif Le goretex Régulation thermique. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
39 La protection du sportif : les textiles imper-respirants Il faut un tissu qui laisse passer la vapeur d eau vers l extérieur mais qui empêche le vent de pénétrer pour ne pas avoir froid. r un matériau qui laisse passer les gaz dans un sens mais pas dans l autre n existe pas. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
40 La thermodynamique joue contre le randonneur : si l air extérieur est saturé de vapeur d eau, alors que l atmosphère est moins humide dans le vêtement, les lois de la physique veulent que l équilibre s établisse et donc que la vapeur d eau pénètre à travers le vêtement!!! XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
41 Les tissus déperlants Contact de l eau sur un matériau hydrophobe ou hydrophile q q XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
42 Mais un tissu n est pas une membrane continue. Si la pression exercée sur la goutte d eau est suffisante, l eau liquide peut passer entre les fils. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
43 Indice Schmerber La pression moyenne de l eau de pluie est de 2000 mm d eau ( 0,2 bar) Une bonne protection est obtenue avec des tissus d indice supérieur à ( 1 bar) XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
44 En pratique on utilise un matériau hydrophobe (PET) ou des membranes microporeuses (PTFE) ; elles restent coupe-vent mais le débit de vapeur d eau évacuées est bien inférieur à la quantité produite par une personne en plein effort. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
45 W. Gore En 1976, W. Gore développe la première membrane microporeuse en PTFE expansé et hydrophobe, le Gore-tex. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
46 Question 9 : Dans l eau : Comment la chimie participe-t-elle à la protection du nageur et du plongeur? XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
47 La régulation de la température Lorsqu un corps pur fond sa température reste constante. Même chose lorsqu il cristallise. fusion état solide état liquide cristallisation XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
48 Textiles intelligents Microencapsulation Emprisonner des liquides ou des solides dans une enveloppe pour les protéger ou maitriser leur libération. XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
49 1µm XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
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53 Produits encapsulés Inflammabilité Efficacité limitée du fait de leur faible chaleur latente de fusion Coût du procédé de microencapsulation élevé Le torse dégage entre 20 et 75 W selon l activité ; surface d environ 1 m² Si on dépose 50g de MCP /m², leur fusion absorbe J soit la chaleur dégagée par le corps pendant 3 à 4 minutes! Conclusion : une protection contre des pics de chaleur ou de froid de quelques minutes (chambre froide, étuves, XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
54 Question 10 Que doit la protection du coureur de formule 1 du motard du sportif de sports extrêmes à la chimie? XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
55 FIN XXXes lympiades Nationales de la Chimie - Toulouse- André Gilles - octobre
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