L'Oxygène dans tous ses états

Jean Coudert

Description

Et si l’oxygène nous contait son histoire ? Juste retour des choses pour celui sans qui la vie serait impossible. Représentant 21 % du volume atmosphérique terrestre et 87 % de la masse des océans, il est tout simplement un acteur indispensable de notre monde. Sans lui, point de Terre et d’humanité ! Quels rôles joue-t-il ? Quelles sont ses relations avec les autres molécules ?

Sujets

• Sciences
• Philosophie et théologie
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Informations

• Publié par: publibook
• Date de parution: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 1
• EAN13: 9782748374254
• Langue: Français

Extrait

L'Oxygène dans tous ses états
Jean Coudert
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L'Oxygène dans tous ses états
 
 
 
 
Remerciements
 
 
 
Je dédie cet ouvrage à tous mes collaborateurs et amis qui m’ont accompagné dans toutes les différentes missions de recherche que nous avons pu réaliser ensemble, en Bolivie, Colombie et en France, sur le thème de l’hypoxie à hautes et basses altitudes, chez le sujet sain, pathologique ou sportif.
Je le dédie à tous mes ex-étudiants en médecine et collaborateurs que j’ai pu contacter dans le cadre de mes activités dans les facultés de médecine de Paris, La Paz (Bolivie), Saint-Etienne et Clermont-Ferrand.
Je souhaite souligner les contacts fructueux et amicaux que j’ai pu établir avec mes collègues Boliviens de l’Institut de Biologie d’altitude de La Paz, que j’ai codirigé de 1968 à 1975 et avec mes ex-doctorants qui ont pu rédiger leur thèse sur ce thème de l’environnement hypoxique.
Je garde un souvenir ému du monde Andin et de la cordillère que j’ai fréquenté bien souvent avec mes compagnons « andinistes » Boliviens et Français, au cours d’ascensions qui m’ont permis de vivre intensément les effets particuliers de la raréfaction de l’oxygène à ces hautes altitudes.
J’incite le public à entrer dans le milieu, parfois « paradoxal » que représente l’oxygène sous toutes ses formes, sans oublier le versant écologique qu’il partage avec ses partenaires, en particulier, en association avec le gaz carbonique, l’eau, l’azote et le soufre.
Pour terminer, n’oublions pas que nous avons tous fait l’Everest, in utero, bien entendu, dans des conditions particulièrement confortables !
Je tiens à remercier, enfin, Denis Bourdaud, pour sa participation à la réalisation des illustrations de l’ouvrage.
 
 
 
 
 
 
 
 
Je me présente : on m’appelle Oxygène (symbole O) avec un i Grec. Du Grec «  oxys » (acide), «  gennaô » (engendrer) : en effet, comme j’aurai l’occasion de l’évoquer, je suis à l’origine d’un certain nombre d’acides (exemple : l’Acide Sulfurique, H 2 SO 4 ). Mon Numéro Atomique qui figure sur ma carte d’identité, est : 8 ( 8 O).
Un de mes privilèges a été de m’associer avec une molécule d’Hydrogène (H 2 ) pour former de l’eau (H 2 O) : grâce à elle, je suis présent sur l’ensemble de la planète Terre et, de ce fait, je représente plus de 80 % de la masse des océans (87 %). Dans l’air atmosphérique, sous ma forme diatomique gazeuse, le dioxygène (O 2 ), je partage cet espace avec le gaz Azote (N 2 ) : J’occupe 21 % environ de ce volume atmosphérique terrestre et le reste est essentiellement occupé par l’Azote (soit 79 %, environ). (Figure 1).
L’Azote, comme son nom l’indique, serait impropre à la vie. Ce n’est pas le cas pour moi. Comme j’aurai souvent l’occasion de le préciser, je suis indispensable au cycle de la vie, soit sous la forme associée à l’eau (H 2 O) qui représente entre 60 à 70 % de la masse du corps humain ou sous forme de gaz (O 2 ) où j’interviens chez les végétaux, d’une part, (cas de la photosynthèse) (47) et des animaux, d’autre part, qui m’utilisent pour leur respiration.
Finalement, on m’a fait savoir que, compte tenu de ma présence, également signalée dans la croûte terrestre (par exemple, sous forme d’oxydes et de silicates), je représenterai presque la moitié de la masse terrestre !!
 
 
 
Mes origines
 
 
 
Comme toute matière « pensante », je me suis posé le problème de mes origines :
J’envisagerai surtout mes origines terrestres. Bien entendu, je n’oublie pas les membres de ma famille occupant d’autres planètes (Vénus, Mars, Saturne…).
Si je considère mes origines au sein de l’atmosphère terrestre, c’est l’apparition de la vie qui a permis ma naissance et soutenu mon développement :
La photosynthèse (synthèse à partir de la lumière) (47) qui utilise l’énergie solaire pour fabriquer de la matière organique, a exploité une propriété des cyanobactéries (21) (algues bleues) qui, depuis environ 3,8 milliards d’années, me libère sous forme gazeuse (O 2 ) tout en fixant une molécule à laquelle je suis étroitement lié, le dioxyde de carbone (CO 2 ). Elle constitue actuellement avec les algues, le plancton des mers et océans et toutes les plantes vertes (forêts en particulier) un remarquable et efficace « puits à carbone » et une stimulation de ma présence dans l’air atmosphérique.
Je sais que cette accumulation du CO 2, produit d’une manière excessive par l’espèce humaine est à l’origine d’une de vos préoccupations actuelles : le réchauffement climatique. En effet, l’accumulation de ce gaz du fait de son effet de serre (captation de la chaleur solaire) est capable, à plus ou moins long terme de perturber et menacer les conditions de vie sur terre. J’essaie bien, avec mon « collègue », l’Ozone (trioxygène, O 3 ) de limiter les dégâts : ce gaz, en s’accumulant dans les hautes couches de l’atmosphère filtre ces radiations solaires et, en particulier, celles que l’on appelle « Ultraviolets », responsables du réchauffement climatique et limiterait donc ce phénomène.
A ce sujet, je me pose la question suivante : ma présence dans l’air atmosphérique, à une concentration constante (21 % environ) pourrait être menacée par mon niveau de libération par la photosynthèse et la consommation de ma molécule par les êtres vivants qui m’utilisent pour produire l’énergie dont ils ont besoin (j’aborderai ce sujet ultérieurement).
Je sais qu’à une époque lointaine cet équilibre se manifestait en ma faveur : production liée à la photosynthèse supérieure à la consommation (respiration) des êtres qui peuplaient la terre.
Il y a quelques dizaines de millions d’années, j’aurai atteint la concentration de 23 % dans l’air atmosphérique. On m’a même indiqué que si j’atteignais la valeur de 28 à 30 %, je risquerais d’embraser les forêts ! Mais actuellement, le problème est plutôt opposé : baisse de ma présence par insuffisance de production (risque que pourrait présenter la déforestation qui s’aggrave actuellement de jour en jour) et excès de consommation, liée à l’augmentation des besoins des êtres vivants.
 
 
 
Mes relations avec les êtres vivants
 
 
 
Une certitude : je suis indispensable à la vie, en particulier chez l’animal et j’en suis fier.
Bien entendu, pour pouvoir pénétrer l’intimité des cellules qui composent les êtres vivants, je dispose de l’énergie qui correspond à ce que les physiciens nomment « Pression partielle » :
Si l’on m’assimile à un gaz parfait (ce terme « parfait » ne doit pas être pris dans le sens de structure ayant des qualités exceptionnelles, ce qui serait présomptueux de ma part), c’est la pression que j’exercerais, dans un mélange gazeux, du fait de ma présence, dans la mesure où j’occuperais tout le volume offert au mélange, à une température donnée.
La valeur de cette pression qui correspond à mon « énergie cinétique moyenne » dépend de ma concentration qui, dans l’air, est en moyenne de 21 %, soit, si on l’exprime sous forme de fraction F, (F = 0,21).
En admettant un mélange de gaz parfaits qui, dans l’air, se réalise avec le gaz azote (N 2 ), nous produisons, à nous deux, une pression totale qui correspond, à la surface du globe, à la pression barométrique (P B ). Ainsi, si vous voulez calculer ma pression partielle dans l’air atmosphérique, multipliez ma fraction (0,21) par P B. L’unité choisie actuellement par les instances internationales est le PASCAL (Pa) :
Ce nom a été choisi pour honorer la mémoire de Blaise PASCAL, né à Clermont-Ferrand, en Auvergne, en 1623. Philosophe, moraliste, théologien, il était aussi mathématicien et physicien. (Figure 2)
C’est, à ce dernier titre, qu’il a clarifié les concepts de pression et de vide, en poursuivant le travail entrepris à cette époque par l’Italien TORRICELLI. (Figure 3).
Dans le cadre de ses expériences touchant le vide, il a réalisé, en Septembre 1648, sa fameuse expérience mettant le doigt sur la notion d’une pression barométrique (Pression de l’air) dépendant de l’altitude. Pour cela, avec l’aide de son beau-frère, Florin PERIER, il fit la démonstration que la hauteur du mercure dans le tube de TORRICELLI était moindre au sommet du Puy-de-Dôme qui culmine à 1460 m, au-dessus de la ville qu’au centre de la ville situé à 410 m.
Cette démonstration, pour moi, est capitale : mon pouvoir de diffusion au sein des cellules vivantes dépend donc de la pression ambiante qui, elle-même, dépend de l’altitude, sachant que ma concentration est constante, même à très haute altitude.
Compte tenu de ce fait, je suis vraiment surpris d’entendre l’espèce humaine affirmer qu’ils vont s’« oxygéner » en haute montagne, étant donné que mon pouvoir de pénétration au sein de leur organisme est diminué, dans de telles conditions. (Figure 4).
Revenons à cette unité, témoin de mon pouvoir de diffusion : le Pascal (force de un Newton s’exerçant sur une surface de un mètre carré) sera l’obsession de tous ceux qui s’intéressent à ce pouvoir (physiciens, biologistes, médecins…).
Par exemple, au niveau de la mer, référence qui a été choisie par ces scientifiques, ils calculent que, dans l’air atmosphérique pur, la pression barométrique se situe autour de 101,3 kilo Pascal (101300 Pa), ce qui me donne une valeur de pression partielle de : 101,3 x 0,21 = 21,27 kPa (soit environ 160 mm Hg puisque 1 kPa = 7,5 mm Hg).
Quid au sommet de l’Everest (8848m), la plus haute montagne de la terre, et objectif obsessionnel des meilleurs « Alpinistes » ou pl