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Épreuve HISTOIRE DES ARTS
“ Arts, espace, temps” et/ou “ Arts, techniques, expressions”
« Atomium » par l’ingénieur André Waterkeyn et érigé par les architectes
André et Jean Polak pour l’Exposition universelle de 1958 à Bruxelles.
SOMMAIRE
* Description de l’œuvre (page 2-6)
* Aluminium et Acier inoxydable (pages 7-13)
* Atome (pages 14-20)
* Biographies (page 21)
* Expositions Universelles (pages 22-28)
Atomium
Atomium miniature à Minimundus.
Présentation
Date de construction 1958
Dimensions 102 m
Site web www.atomium.be
Géographie
Pays Belgique
Région Bruxelles-Capitale
Localité Bruxelles
Localisation
Coordonnées 50° 53′ 42″ Nord 4° 20′ 29″ Est
Géolocalisation sur la carte : Bruxelles
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Représentation de l’Atomium.
L’Atomium est un monument de Bruxelles, en Belgique, construit à l'occasion de
l'Exposition universelle de 1958 et représentant la maille conventionnelle du cristal de fer
(phase cubique centré) agrandie 165 milliards de fois.
Les neuf sphères qui constituent le monument ne représentent pas une référence aux neuf
provinces belges de l’époque (aujourd’hui dix avec la scission du Brabant). Elles représentent
les neuf atomes constitutifs du cristal de fer. À l'origine, le concepteur du monument l'a
imaginé comme une référence aux sciences, thème de l'Expo ’58, et en particulier aux
sciences de l'atome en plein développement à cette époque, non comme référence à l'unité des
9 provinces du royaume qui n'était qu'une coïncidence.
En avril 2006, la Belgique a émis une pièce commémorative de 2 euros représentant
l'Atomium à l’occasion de sa réouverture.
Sommaire
1 Description 2 Rénovation 3 Aménagement intérieur 4 Droit d'auteur et l'interdiction des représentations 5 Accessibilité 6 Notes et références 7 Voir aussi
o 7.1 Liens externes
Description
L’Atomium a été imaginé par l’ingénieur André Waterkeyn et érigé par les architectes André
et Jean Polak pour l’Exposition universelle de 1958 à Bruxelles.
C’est un édifice à mi-chemin entre la sculpture et l’architecture qui culmine à 102 m. Son
acier de construction pèse 2 400 tonnes. Il est devenu, au même titre que le Manneken Pis et
la Grand-Place, un symbole de la capitale de la Belgique.
Il se compose d’une charpente d’acier portant neuf sphères reliées entre elles et revêtues, à
l'origine, d’aluminium.
Les sphères ont un diamètre de 18 mètres et pèsent chacune environ 250 tonnes.
Symboliquement, l’Atomium incarne l’audace d’une époque qui a voulu confronter le destin
de l’Humanité avec les découvertes scientifiques.
La construction de l’Atomium fut une prouesse technique. Sur les neuf sphères, six sont
rendues accessibles au public, chacune comportant deux étages principaux et un plancher
inférieur réservé au service. Le Tube central contient l’ascenseur le plus rapide de l’époque
(5 m/s) installé par la firme belge Schlieren (reprise plus tard par Schindler). Il permet à 22
personnes d’accéder au sommet en 23 secondes. Les escaliers mécaniques installés dans les
tubes obliques, comptent parmi les plus longs d’Europe. Le plus grand mesure 35 m de long.
L’Atomium, conçu pour durer six mois, n’était pas destiné à survivre à L’exposition
universelle de 1958, mais sa popularité et son succès en ont fait un élément majeur du paysage
bruxellois. Sa destruction fut donc reportée d’année en année jusqu’à ce que l'on y renonce.
Peu de travaux d’entretien furent cependant réalisés.
En 2013, la chaîne de télévision américaine CNN International a considéré l'Atomium comme
monument le plus « bizarre » d'Europe devant la Banknote building et la Casa Milà1,2
.
Rénovation
Durant les années 1990, l’urgence d’une rénovation en profondeur devint une évidence.
Devant l’importance des investissements nécessaires, la question de la conservation d’une
construction qui n’était à l’origine destinée qu’à durer quelques mois fut à nouveau posée.
D'aucuns voulaient le démolir. Une alternative prévoyait de ne réparer que les surfaces
extérieures et d’abandonner l’exploitation de l’édifice. Devant les vives réactions suscitées
par ces deux éventualités, il fut décidé de procéder à une complète réhabilitation.
L'Atomium, au seuil du 21e siècle, présentait un aspect terni, il était fortement dégradé par
l’œuvre du temps, son étanchéité extérieure devenue inefficace et les éléments intérieurs de
décoration et de mobilier au charme des années 1950 très abîmés. Seule la structure pouvait
être conservée.
En 2001, le projet de rénovation est enfin lancé grâce à un partenariat entre l’État fédéral
belge, la Région de Bruxelles-Capitale et Bruxelles-ville.
La rénovation a été entamée en mars 2004 et a pris fin en février 2006. La couverture
originelle en aluminium a été remplacée par une nouvelle, plus résistante, en acier inoxydable.
Chaque sphère était recouverte à l’origine d’environ 720 triangles d’aluminium. Une partie
d’entre eux a été mise en vente en guise de souvenir. Tous ont été remplacés, pour chaque
sphère, par 48 grands triangles en acier inoxydable, ce qui est incontestablement plus indiqué
que l'aluminium pour une structure qui reproduit une maille de fer. En outre, ces nouvelles
plaques sont plus résistantes que les anciennes. Elles leur ressemblent cependant car elles
portent le dessin des triangles originels qu'elles remplacent, cela afin de conserver à
l'Atomium l'aspect que l'on avait appris à connaître depuis 1958. Comme à l'origine, sur
chacune des neuf sphères, des réseaux électriques animent celle-ci de points lumineux animés
de rapides mouvements circulaires reproduisant les électrons qui gravitent autour du noyau
atomique. Le travail de montage de ce nouveau revêtement a été effectué par une grue qui
amenait les plaques à leur emplacement où elles étaient mises en place par une équipe de
cordistes, procédé utilisé pour éviter l'installation d'énormes échafaudages.
Le pavillon d'accueil a été conçu par l'architecte Christine Conix3.
Le financement des travaux de rénovation est estimé à 27 millions d’euros.
L’inauguration de la structure rénovée a eu lieu le 14 février 2006.
Pour fêter la rénovation de l’Atomium, une pièce commémorative de 2 euros a été frappée en
mars 2006.
Aménagement intérieur
Des six sphères accessibles au public, la sphère de base est réservée à l’exposition permanente
consacrée aux années 1950, l’Exposition universelle et la construction de l’Atomium. Une
autre accueille des expositions temporaires, une troisième à vocation polyvalente peut
permettre l’organisation de différentes animations, films, concerts, fêtes ou conférences. Dans
la sphère centrale, un bar et dans la sphère supérieure, en plus du panorama, un restaurant. La
sixième sphère est la boule des enfants, destinée à l’organisation d’ateliers de pédagogie
urbaine, permettant aux enfants de six à douze ans d’y passer la nuit.
Le designer Ingo Maurer a dessiné des luminaires intérieurs de l’édifice.
Droit d'auteur et l'interdiction des représentations
Photo avec l'Atomium effacé.
A souvenir kerchief from the World Exhibition in Brussels in 1958. Atomium in the middle surrounded
by some of the participating countries' pavilions.
La Société belge des auteurs, compositeurs et éditeurs revendique la défense du droit d'auteur
de l'Atomium et, comme représentant des ayants droit, en interdit la publication d'images sans
contrepartie financière.
Bart Somers, président des Libéraux et démocrates flamands (VLD) et bourgmestre de
Malines a organisé un concours de photos dont sont effacées les représentations de
l'Atomium. Le but revendiqué serait de lutter contre les droits d'auteurs trop importants sur les
représentations du monument4.
Accessibilité
Ce site est desservi par la station de métro : Heysel.
Notes et références
1. ↑ L'Atomium, monument le plus bizarre en Europe selon CNN [archive], Le Vif, 23 janvier 2012 2. ↑ 11 of Europe's most bizarre buildings [archive], CNN 3. ↑ http://www.bruxelles.be/artdet.cfm/5675 [archive] 4. ↑ « Bart Somers veut effacer les boules de l'Atomium » [archive] 2008 (consulté le 6 septembre 2009) : « Il
entend ainsi organiser de manière ludique une "guérilla culturelle" contre les droits d'auteurs élevés qui sont exigés en cas de diffusion de reproductions de l'édifice-monument »
Voir aussi
Sur les autres projets Wikimedia :
Atomium, sur Wikimedia Commons
Concernant les cas similaires d'architectes interdisant la reproduction photographique de leurs
œuvres :
Liste des architectes qui interdisent les photographies de leurs œuvres architecturales en France
Liens externes
Site officiel de l’Atomium Blog officiel de l'Atomium avec le calendrier de toutes les festivités du 50e anniversaire Webcam de l'Atomium Atomium : visite virtuelle
Aluminium
L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un
métal pauvre, malléable, de couleur argent, qui est remarquable pour sa résistance à
l’oxydation13
et sa faible densité. C'est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre et le
troisième élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium ; il représente en moyenne
8 % de la masse des matériaux de la surface solide de notre planète. L'aluminium est trop
réactif pour exister à l'état natif dans le milieu naturel : on le trouve au contraire sous forme
combinée dans plus de 270 minéraux différents, son minerai principal étant la bauxite, où il
est présent sous forme d’oxyde hydraté dont on extrait l’alumine. Il peut aussi être extrait de
la néphéline, de la leucite, de la sillimanite, de l'andalousite et de la muscovite.
L'aluminium métallique est très oxydable, mais est immédiatement passivé par une fine
couche d'alumine Al2O3 imperméable de quelques micromètres d'épaisseur qui protège la
masse métallique de la corrosion. On parle de protection cinétique, par opposition à une
protection thermodynamique, car l’aluminium reste en tout état de cause très sensible à
l'oxydation. Cette résistance à la corrosion et sa remarquable légèreté en ont fait un matériau
très utilisé industriellement.
L'aluminium est un produit industriel important, sous forme pure ou alliée, notamment dans
l'aéronautique, les transports et la construction. Sa nature réactive en fait également un
catalyseur et un additif dans l'industrie chimique ; il est ainsi utilisé pour accroître la
puissance explosive du nitrate d'ammonium.
La production mondiale de bauxite atteignait 211 millions de tonnes en 201014
, l'Australie en
assurant 33,2 % devant la Chine (19,0 %), le Brésil (15,2 %), l'Inde (8,5 %) et la Guinée
(8,2 %) – la Guinée détient à elle seule plus du quart des réserves mondiales de bauxite,
estimées fin 2010 à 28 milliards de tonnes. La production mondiale d'aluminium métallique
s'est élevée à 41,4 millions de tonnes en 201015
, dont la Chine a réalisé 40,6 % avec
16,8 millions de tonnes, loin devant la Russie (9,3 %) et le Canada (7,1 %)
Histoire
échantillon d' aluminium
En 1807, Humphry Davy, après avoir découvert que le sodium et le potassium entraient dans
la composition de l’alun, suppose qu’il s’y trouve aussi un autre métal, qu’il baptise
« aluminium » (en latin, « alun » se dit alumen). Pierre Berthier découvre dans une mine près
des Baux-de-Provence en 1821 un minerai contenant plus de 50 % d’oxyde d’aluminium. Ce
minerai sera appelé bauxite.
En 1825, le chimiste et physicien danois Hans Christian Ørsted réussit à produire une forme
impure du métal. Friedrich Wöhler approfondit les travaux d'Ørsted en 1827. Il isole
l’aluminium par action du potassium sur le chlorure d’aluminium, obtenant une poussière
grise d’aluminium est le premier à mettre en évidence les propriétés chimiques et physiques
de cet élément, dont la plus notable est la légèreté.
Le chimiste français Henri Sainte-Claire Deville améliore en 1846 la méthode de Wöhler en
réduisant le minerai par le sodium. En 1854, il présente à l'Académie des sciences le premier
lingot d'aluminium obtenu, à l'état fondu, par voie chimique16
. Il publie ses recherches dans
un livre en 1856. Cette méthode est utilisée de façon industrielle à travers toute l’Europe pour
la fabrication de l’aluminium (notamment en 1859 par Henry Merle dans son usine de
Salindres, berceau de la société Pechiney), mais elle reste extrêmement coûteuse, donnant un
métal dont le prix était comparable à celui de l'or (1200 et 1500 F or/kg et l'argent 210 F/kg
seulement). Le métal est alors réservé pour fabriquer des bijoux de luxe17
, puis avec la baisse
des coûts, trouve des applications dans les ustensiles de cuisines et avec des alliages dans
l'industrie de l'aéronautique (alliage duralumin moins cassant créé en 1909), le câblage
électrique (almelec créé en 1921 et utilisé comme conducteur électrique). En 1901 naît
l’Aluminium Association (AA), cartel qui réunit les entreprises des quatre seuls pays
producteurs au monde (France, États-Unis, Allemagne, Royaume-Uni) et qui maintient le prix
de l'alumiminum stable alors que le cours des métaux concurrents subissent de plus grandes
fluctuations18
. À la fin des années 1970, la production d’aluminium se contracte et l'arrivée de
nouveaux concurrents (Canada, Australie, Russie) font éclater le cartel qui ne contrôle plus
son prix dont la valeur décline19
.
1855 : Les nouveaux métaux sont exposés à l’exposition universelle de Paris. La société Pechiney est créée en France.
Le premier site industriel producteur d’aluminium au monde s’installe à Salindres dans le Gard, et commence son activité dès 1860.
1876 : William Frishmuth réalise la première coulée d’aluminium. En 1884, il réalise la coiffe du Washington Monument en ce métal.
1886 : de manière indépendante, Paul Héroult et Charles Martin Hall, découvrent la méthode de production de l’aluminium en remarquant qu’il est possible de dissoudre l’alumine et de décomposer le mélange par électrolyse (procédé Héroult-Hall breveté) pour donner le métal brut en fusion. Pour cette découverte, Hall obtient un brevet (400655) la même année. Ce procédé permet d’obtenir de l’aluminium de manière relativement économique. La méthode mise au point par Héroult et Hall est toujours utilisée aujourd’hui.
1887 : Karl Josef Bayer décrit une méthode connue sous le nom de procédé Bayer pour obtenir de l’alumine à partir de la bauxite. Cette découverte permet de faire entrer l’aluminium dans l’ère de la production de masse.
1888 : les premières sociétés de production d’aluminium sont fondées en Suisse, France et aux États-Unis.
de 1941 à 1959, la France a frappé des pièces de monnaie de 50 c, 1 F, 2 F et 5 F en aluminium. Auparavant, pendant la première guerre mondiale et dans les années 1920, de très nombreuses monnaies de nécessité avaient déjà été frappées en France et à l'étranger.
Isotopes
Article détaillé : Isotopes de l'aluminium.
L'aluminium possède 22 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 21 et 42, ainsi
que quatre isomères nucléaires. Seul 27
Al est stable, ce qui fait de l'aluminium un élément
monoisotopique. Si le radioisotope 26
Al existe également dans la nature (demi-vie de
7,17×105 années), l'abondance de
27Al est telle qu'on considère l'aluminium comme
mononucléidique et on lui attribue une masse atomique standard de 26,9815386(8) u. Tous les
autres isotopes de l'aluminium ont une demi-vie inférieure à 7 minutes, et la plupart d'entre
eux ont une demi-vie inférieure à une seconde.
Propriétés
Propriétés physiques
L’aluminium est un métal mou, léger, mais résistant avec un aspect argent-gris mat, dû à une
mince couche d’oxydation de cinq à dix nanomètres qui se forme rapidement quand on
l’expose à l’air et qui empêche la corrosion de progresser dans des conditions normales
d’exposition chimiques. Ce film composé d'alumine se forme spontanément très rapidement
quand l’aluminium est mis en contact avec un milieu oxydant comme l’oxygène de l’air. À la
différence de la plupart des métaux, il est utilisable même s’il est oxydé en surface. On peut
même dire que sans cette couche d’oxyde, il serait impropre à la plupart de ses applications. Il
est possible d’augmenter artificiellement l’épaisseur de cette couche d’oxydation par
anodisation, ce qui permet d’augmenter la protection et de décorer les pièces en colorant la
couche d’oxyde. Contrairement à l’aluminium qui est un très bon conducteur, l’oxyde
d’aluminium est un excellent isolant.
L’aluminium a une densité (2,7) environ trois fois plus faible que celle de l’acier ou du
cuivre ; il est malléable, ductile et facilement usiné et moulé. C’est le deuxième métal le plus
malléable et le sixième le plus ductile.
Il est paramagnétique et ne provoque pas d’étincelles.
Bombardé par un laser à électrons libres, l’aluminium devient transparent dans les ultraviolets
extrêmes20
.
Propriétés chimiques
En solution, l’aluminium se trouve le plus généralement sous la forme d’ions Al3+
. Il s’oxyde
lentement à froid et rapidement à chaud pour former l’alumine Al2O3. L’action des acides sur
l’aluminium produit l’ion cité plus haut.
La réaction de l'aluminium avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude) produit
de l’aluminate de sodium et du dihydrogène gazeux, selon une réaction exothermique
d’équation :
Les hydroxydes d’aluminium s’obtiennent en général en précipitant une solution contenant
des cations Al3+
à l’aide d’une base. Cette méthode permet de former selon les conditions de
précipitation différentes phases cristallographiques tel que la bayerite, la boehmite, la
gibbsite.
L’aluminium est aussi utilisé en tant que réducteur fort, notamment pour l’aluminothermie et
en pyrotechnie dans les feux d'artifice, où il joue un rôle similaire au magnésium, à moindre
coût et avec une puissance plus grande.
Cinétique dans l'organisme humain, et élimination
L'organisme d'un sujet sain contient au total de 30 à 50 mg (ATSDR 1999), surtout présent
dans l’os (+/- 50 %), le poumon (environ 25 %) et le foie (20 à 25 %). Le reste est partagé
dans d'autres organes, dont le système nerveux central et la rate. Les taux tissulaires et
notamment dans le poumon et le cerveau augmentent avec l’âge (ATSDR 1999).
Le traçage isotopique (isotope radioactif 26
Al) d'aluminium injecté montre que 24 h après
l’injection, 99 % de l’aluminium sanguin est passé dans la fraction plasmatique. Peu à peu, le
taux intra-érythrocytaire augmente pour atteindre 14 %. L'aluminium se lie, dans le plasma,
préférentiellement à la transferrine (80 %), et à l'albumine à hauteur de 10 %, les 10 %
restants sont transportés par des protéines de bas poids moléculaire (LMW). L'Al-transferrine
se dépose surtout dans la rate et le foie (riches en récepteurs-transferrine), pendant que l'Al-
LMW se fixe dans l’os (qui ne contient pas de récepteurs-transferrine) 21
. L'homme élimine
plus de 95 % de l'aluminium ingéré dans les fèces, et 83 % de l'aluminium qui aura passé la
barrière intestinale sera éliminé par voie urinaire (avec une fonction rénale normale, la dose
éliminée varie de 3 à 20 μg/ℓ d'urine 22,23,24,25
. Des chélateurs (EDTA, déféroxamine...) en
accélèrent l'élimination). La demi-vie dans l'organisme varie selon l'importance et la durée
d’exposition et la durée de la redistribution de l’aluminium à partir des organes qui l'ont
stocké. Elle peut durer plusieurs années. Elle est triphasique : en phase 1, la moitié de
l'aluminium est éliminé en quelques heures, en phase deux, 50 % de ce qui reste est éliminé
en quelques semaines, et il faut habituellement plus d'un an pour éliminer la moitié du reste 26
.
Toxicologie
Cette section doit être recyclée. Une réorganisation et une clarification du contenu sont nécessaires.
Discutez des points à améliorer en page de discussion.
Une des premières statues coulées en aluminium (1893), L’Ange de la charité chrétienne souvent
appelé Eros trônant sur le Shaftesbury Memorial situé à Piccadilly Circus, à Londres
Lingot d’aluminium
Bauxite (Hérault)
Dans certaines conditions l’aluminium est reconnu pour ses effets neurotoxiques27.
L'« encéphalopathie des dialysés » (ou « démence des dialysés ») observée dès 1972, a pu être
attribuée en 1978 à l'aluminium contenu dans le dialysat, qui s'ajoute à un apport oral d'hydroxyde
d'aluminium visant à contrôler l'hyperphosphorémie du patient28. Des personnes exposées à
l’aluminium (à la suite d'un traitement de dialyse) peuvent développer des complications au niveau
du système nerveux central, la myofasciite à macrophages29 l’encéphalopathie l’épilepsie et des
troubles de mémoire. L’accumulation d’aluminium dans l’organisme peut aussi jouer un rôle dans
d’autres maux comme le psoriasis, les insuffisances hépatorénales chroniques l’anémie,
l’ostéomalacie (os cassants ou mous) l’intolérance au glucose et les arrêts cardiaques chez les
humains. Les cellules du cerveau des patients atteints d’Alzheimer contiennent de 10 à 30 fois plus
d’aluminium que la normale30. La réglementation européenne impose maintenant aux centres de
dialyse de mieux contrôler l'exposition des dialysés à l'aluminium, ce qui s'est traduit par une
diminution de leurs taux sériques moyens avec une diminution de 61 8 ± 47 5 μg/ℓ en 1988 à 25 78
± 22 2 μg/ℓ en 1996 28.
Parmi les sources d'exposition figurent les aliments, l’eau, les cosmétiques (en particulier les
déodorants / antitranspirants sous forme de sels d'aluminium), les médicaments anti-acides.
Les ustensiles de cuisine et le papier d’aluminium peuvent également en libérer (en quantité
généralement négligeable) dans les aliments. C'est pourquoi son utilisation dans la fabrication
de conduites d’eau est prohibée dans plusieurs pays. Cependant, le sulfate d'aluminium est
utilisé dans le traitement des eaux.
Des cas particuliers sont certains adjuvants de vaccins, et l’eau pour la dilution des concentrés
pour hémodialyse, lorsqu’elle provient d’une station de production inefficace, ainsi que les
poches de nutrition parentérale. Dans ces derniers cas, l'aluminium est directement injecté
dans le système sanguin ou dans le muscle (autrefois la vaccination pouvait être sous-cutanée,
mais elle est devenue intramusculaire)31
.
En France, la campagne massive de vaccination à la suite de la Grippe A (H1N1) de 2009-
2010 a relancé la polémique sur les risques de santé liés à cet élément car 47 % des vaccins
commercialisés contiennent comme adjuvant de l'aluminium32
.
Et en 2012, on évoque à nouveau, sur la base d'un suivi plus large (statistiquement plus
significatif) le lien entre aluminium et Myofasciite à macrophages33
.
Une étude parue en janvier 2012 dans la revue scientifique : Journal of Applied Toxicology
publiant des articles de recherches originales concernant la toxicologie montre in vitro les
effets néfastes des sels d’aluminium (chlorhydrate d’aluminium et chlorure d'aluminium) sur
les cellules épithéliales mammaires humaines34
. Tout cela avec des doses 1500 à 100000 fois
inférieures à celles que l’on retrouve dans les déodorants contenant des sels d' aluminium du
commerce.
Acier inoxydable
L'acier inoxydable, couramment appelé acier inox ou inox, a un grand rôle dans
d'innombrables domaines : vie quotidienne, industries mécaniques, agroalimentaires,
chimiques, transports, médecine, chirurgie, etc. C'est une famille d'aciers, alliages de fer et de
carbone, auxquels on ajoute essentiellement du chrome qui, au-delà de 10,5 % en solution
(selon la teneur en carbone) dans la matrice, provoque la formation d'une couche protectrice
d'oxyde de chrome qui confère à ces aciers leur inoxydabilité.
D'autres éléments peuvent être ajoutés, notamment le nickel qui améliore les propriétés
mécaniques en général et la ductilité en particulier, et d'autres éléments comme le molybdène
ou le titane qui améliorent la stabilité de l'alliage pour des températures autres que l'ambiante
ainsi que des éléments à hauts points de fusion comme le vanadium et le tungstène
accompagné en général d'une augmentation de la teneur en chrome, pour obtenir la résistance
aux hautes températures au contact d'une flamme (aciers réfractaires)
Rappels sur la corrosion et la passivation
Les phénomènes de corrosion des métaux sont de nature électrochimique: le métal retrouve
son état thermodynamiquement stable, l'état oxydé. En présence d'un milieu oxydant (eau,
atmosphère), le métal réagit avec l'environnement, cette réaction se faisant avec des échanges
d'électrons.
Le fer, constituant majoritaire des aciers, s'oxyde facilement ; le produit de corrosion, la
rouille, s'effrite ou se dissout dans l'eau, ce qui crée une dégradation de la pièce. À chaud, la
diffusion des atomes oxydants dans l'épaisseur du métal peut compliquer encore le problème.
Une des manières d'éviter la corrosion consiste à mettre une quantité importante de chrome
(Cr) dans l'acier (plus de 10,5 % en masse) : le chrome réagit avec le dioxygène de l'air et
forme une couche d'oxyde de chrome Cr2O3 :
4 Cr + 3 O2 → 2 Cr2O3
Cette couche, compacte, adhérente et donc protectrice, est appelée « couche passive » : elle
forme une barrière séparant l'acier de son milieu. En temps normal, elle est invisible car très
fine. Ainsi, contrairement à son nom, l'acier n'est pas inoxydable : il s'oxyde rapidement, mais
forme un oxyde protecteur, contrairement à la rouille.
Par rapport à une électrode à hydrogène de référence, le potentiel des aciers inoxydables se
situe entre le molybdène et le mercure, non loin de l'argent et du platine.
L'addition de divers éléments d'alliage permet de s'adapter au milieu spécifique dans lequel
doit être utilisé l'acier, et de modifier ses propriétés mécaniques :
l'ajout de nickel améliore les propriétés de la couche passive ; celui-ci s'intègre à la couche d'oxyde
2 Ni + O2 → 2 NiO
le nickel est un élément gammagène, il permet d'obtenir une structure austénitique et donc d'avoir des tôles qui se mettent en forme facilement ;
le carbone en haute teneur permet de tremper l'acier et d'obtenir un acier martensitique, très dur ;
mais le carbone nuit à la soudabilité, et par ailleurs, il peut piéger le chrome et gêner la formation de la couche passive ;
d'autres éléments d'alliage, pour l'essentiel des métaux relativement « nobles » comme le molybdène, le titane, le cuivre améliorent encore la résistance chimique, en particulier dans les milieux non oxydants.
Il existe de fait de très nombreuses nuances d'aciers inoxydables et le choix est parfois
difficile, car ils n'ont pas tous le même comportement dans un milieu donné. On les désigne
souvent par les pourcentages massiques en nickel et en chrome. Ainsi, un acier inoxydable
18/10, tel que ceux utilisés en coutellerie, pour les couverts et pour la cuisine en général,
contient 18 % en masse de chrome et 10 % en masse de nickel. Cette désignation est en fait
très insuffisante car elle ne préjuge en rien de la structure métallurgique.
Les aciers inoxydables peuvent se corroder si l'on n'utilise pas la bonne nuance par rapport à
l'environnement de la pièce (composition chimique de l'environnement, température), ou bien
si la couche passive ne se forme pas avant la mise en service de la pièce :
le métal est mis à nu (meulage, usinage, déformation de la pièce faisant craquer la couche passive, frottement, érosion, cavitation), mais de l'huile ou de la graisse empêche l'air d'arriver pour oxyder ; la surface est alors dite « active » ;
des particules d'acier non inoxydable polluent la surface (pollution par le fer) : ces particules rouillent, ce qui forme des auréoles, mais peuvent aussi amorcer une corrosion de l'inox dans certains cas ;
on peut avoir de la corrosion galvanique : contact de l'inox avec un métal plus noble, hétérogénéité dans l'inox, variation de concentration du milieu.
On peut dire que :
les aciers inoxydables ne peuvent être corrodés à froid qu'en présence d'humidité. C'est ainsi qu'ils résistent au chlore, gaz pourtant très corrosif, pourvu que ce dernier soit parfaitement sec ;
une bonne utilisation des aciers inoxydables nécessite donc un métal d'une très grande homogénéité pour éviter des corrosions locales et un passage de l'état actif à l'état passif en tous les points de la surface exposée.
Histoire — découverte
Les premiers alliages de fer et d'acier résistant à la corrosion furent coulés dès l'antiquité : le
pilier de fer de Delhi, érigé sous ordre de Kumarâgupta Ier
au Ve siècle subsiste encore de nos
jours en parfait état. Cependant une distinction doit être faite dans le vocabulaire : ces alliages
devaient leur résistance à leur haute teneur en phosphore, et non en chrome. Il ne s'agissait
donc pas d'aciers inoxydables dans le sens que l'on donne actuellement au terme. Dans ces
alliages et sous des conditions climatiques favorables, il se forme en surface une couche de
passivation d'oxyde de fer et de phosphates qui protège le reste du métal bien mieux qu'une
couche de rouille.
Les premiers aciers résistants à base de chrome furent développés par le métallurgiste français
Pierre Berthier, qui remarqua leur résistance à certains acides et imagina leur application en
coutellerie. Cependant, à l'époque, on n'utilisait pas les bas taux en carbone et haut taux en
chrome couramment utilisés dans les aciers inoxydables modernes, et les alliages obtenus
alors, trop riches en carbone, étaient trop fragiles pour avoir un véritable intérêt.
En 1878, les établissements Jacob Holtzer1 situés à Unieux (Loire) commencent la production
industrielle d'aciers chromés.
Dans les années 1890, l'Allemand Hans Goldschmidt développa et breveta un procédé appelé
la thermite qui permettait d'obtenir du fer sans carbone. Entre 1904 et 1911, divers
chercheurs, notamment le Français Léon Guillet, mirent au point différents alliages que l'on
pourrait aujourd'hui considérer comme inoxydables. En 1911, l'Allemand Philip Monnartz
mettait en évidence l'influence du taux en chrome des alliages et leur résistance à la corrosion.
Enfin, en 1913, l'Anglais Harry Brearley des laboratoires Brown-Firth (Sheffield, Angleterre),
en travaillant sur l'érosion dans les canons d'armes à feu, développa un acier qu'il baptisa
rustless (« sans rouille ») : il s'aperçut que des échantillons polis en vue d'examens de
laboratoire ne subissaient pas d'oxydation. Cet acier sera ensuite rebaptisé stainless (« sans
tache », ou « pur »), ce sera officiellement le premier acier à porter le nom « d'inoxydable » ;
Brearley entra dans l'histoire comme leur inventeur. Il s'agissait alors d'un acier inoxydable
martensitique (0,24 % en carbone et 12,8 % en chrome). Cependant d'autres aciers
comparables avaient été développés en Allemagne par Eduard Maurer (de) et Benno
Strauss (de) qui élaboraient un acier inoxydable austénitique (21 % de chrome et 7 % de
nickel) pour Krupp AG. Aux États-Unis, Christian Dantsizen et Frederick Becket lancèrent
déjà la fabrication industrielle d'acier inoxydable ferritique. En 1908, Krupp avait déjà
construit des navires à coque en acier inoxydable chrome-nickel.
En 1924, William Herbert Hatfield (en), qui succéda à Harry Brearley à la tête des
laboratoires Brown-Firth, élabora l'acier « 18/8 » (18 % en masse de chrome et 8 % en nickel)
qui est probablement le représentant le plus utilisé des aciers inoxydables fer-chrome.
En 1925 est mis au point le Procédé Ugine-Perrin dans les usines savoyardes de la Société
d’électrochimie, d'électrométallurgie et des aciéries électriques d'Ugine, future Ugitech, une
méthode permettant d'obtenir un acier inoxydable à la fois pur, fiable et bon marché, par
agitation des aciers avec des laitiers préalablement fondus, pour obtenir une épuration
complète des aciers.
ATOME
Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « qui ne peut être divisé »)1 est la plus petite partie
d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec un autre. La théorie atomiste, qui
soutient l'idée d'une matière composée de « grains » indivisibles (contre l'idée d'une matière
indéfiniment sécable), est connue depuis l'Antiquité, et fut notamment défendue par Leucippe
et son disciple Démocrite, philosophes de la Grèce antique, ainsi qu'en Inde, plus
antérieurement, par l'une des six écoles de philosophie hindoue, le vaisheshika, fondé par
Kanada. Elle fut disputée jusqu'à la fin du XIXe siècle et n'a plus été remise en cause depuis
lors. C'est ainsi sur les propriétés des atomes que reposent toutes les sciences des matériaux
modernes.
Un atome est constitué d'un noyau concentrant plus de 99,9 % de sa masse, autour duquel se
distribuent des électrons pour former un nuage 100 000 fois plus étendu que le noyau lui-
même. Le volume d'un atome, représenté approximativement par une sphère, est donc
essentiellement vide. Le noyau est constitué de protons, chargés positivement, et de neutrons,
électriquement neutres ; l'hydrogène fait exception, car le noyau de son isotope 1H, appelé
protium, ne contient aucun neutron. Les électrons occupent des orbitales atomiques en
interaction avec le noyau via la force électromagnétique, tandis que les nucléons sont
maintenus ensemble au sein du noyau par la liaison nucléaire, qui est une manifestation de
l'interaction nucléaire forte. Le nuage électronique est stratifié en niveaux d'énergie quantifiés
autour du noyau définissant des couches et des sous-couches électroniques ; les nucléons se
répartissent également en couches nucléaires, bien qu'un modèle approché assez commode
popularise la structure nucléaire d'après le modèle de la goutte liquide.
Plusieurs atomes peuvent établir des liaisons chimiques entre eux grâce à leurs électrons, et,
d'une manière générale, les propriétés chimiques des atomes sont déterminées par leur
configuration électronique, laquelle découle du nombre de protons de leur noyau. Ce nombre,
appelé numéro atomique, définit un élément chimique.
Historique des modèles de l'atome
Dans l'histoire des sciences, plusieurs modèles de l'atome ont été développés, au fur et à
mesure des découvertes des propriétés de la matière. Aujourd'hui encore, on utilise plusieurs
modèles différents ; en effet, le modèle le plus récent est assez complexe, l'utilisation de
modèles « anciens » ou partiellement faux, mais plus simples, facilite la compréhension, donc
l'apprentissage et la réflexion.
Depuis l'antiquité grecque, on supposait que la matière pouvait se fractionner en petits
morceaux jusqu'à obtenir des grains indivisibles, qu'elle était comme « de la poussière dans la
lumière ». C'est avec l'expérience de Rutherford que l'on atteint enfin ce grain : les particules
alpha, en traversant la matière, voient leur trajectoire perturbée, ce qui va permettre enfin de
savoir comment est organisée cette « poussière »…
1675 : Jean Picard observe une luminescence verte en agitant un tube de baromètre ; on découvrira quelques siècles plus tard que cela est dû à l'électricité statique et aux vapeurs de mercure ;
1854 : Heinrich Geissler et Julius Plücker découvrent les rayons cathodiques, des rayons verts luminescents lorsque l'on établit une forte tension électrique dans une ampoule dont on a pompé l'air (faible pression de gaz) ; ils inventent ainsi la lampe à décharge, qui éclaire maintenant nos supermarchés d'une lumière blanche, nos rues et nos stationnements d'une lumière orange (lampes au sodium) ;
Comparaison de 4 premiers modèles atomiques sur l'exemple de l'atome de bore
1897 : J. J. Thomson établit que ces rayons cathodiques sont constitués de particules chargées négativement arrachées à la matière, et découvre ainsi l'électron ; c'est la première décomposition de l'atome ;
1900 : Max Planck montre la quantification des échanges d'énergie dans la matière (recherches sur le corps noir) ;
1911 : expérience de Rutherford : il bombarde une feuille d'or par des particules alpha (des noyaux d'hélium, chargés positivement, obtenus par radioactivité) ; il en déduit que :
o la plupart des particules vont en lignes droites, donc la matière est « pleine de trous » ;
o mais certaines sont déviées et même rebroussent chemin, donc elles rencontrent des îlots très concentrés de matière chargée positivement (les + se repoussent entre eux).
Il en déduit le modèle atomique planétaire : l'atome est constitué d'un noyau positif très
petit et d'électrons tournant autour ; ce modèle pose un gros problème : en tournant, les
électrons devraient perdre de l'énergie par rayonnement et donc s'écraser sur le noyau…
(ex.: Capture K)
1913 : Niels Bohr réunit les concepts de Planck et de Rutherford, et propose un modèle atomique quantique: les orbites des électrons ont des rayons définis, il n'existe que quelques orbites « autorisées » ; ainsi, les échanges d'énergie quantifiés correspondent à des sauts entre les orbites définies, et lorsque l'électron est sur l'orbite la plus basse, il ne peut pas descendre en dessous et s'écraser (mais ce modèle n'explique pas pourquoi) ;
1914 : l'expérience de Franck et Hertz valide le modèle de Bohr : ils bombardent de la vapeur de mercure avec des électrons ; l'énergie cinétique perdue par les électrons traversant les vapeurs est toujours la même ;
1924 : Louis de Broglie postule la dualité onde-corpuscule ; 1926 : Schrödinger modélise l'électron comme une onde, l'électron dans l'atome n'est donc
plus une boule mais un « nuage » qui entoure le noyau ; ce modèle, contrairement aux autres, est stable car l'électron ne perd pas d'énergie.
Modèles obsolètes
Les modèles présentés dans cette section sont trop éloignés de la réalité pour pouvoir être
utilisés. Ils ne sont présentés ici qu'à titre historique.
Le modèle de J.J. Thomson ou modèle de l’électron élastiquement lié à l’atome
Article détaillé : Modèle de Thomson.
Le pudding de Thomson, la charge positive est répartie uniformément dans tout le volume, qui est
parsemé d’électrons
Avec la découverte de l’électron en 1897, on savait que la matière était composée de deux
parties : une négative, les électrons, et une positive, le noyau. Dans le modèle imaginé alors
par Joseph John Thomson, les électrons, particules localisées, baignaient dans une « soupe »
positive, à l’image des pruneaux dans le far breton (ou dans le plum-pudding pour les
Britanniques ou encore comme des raisins dans un gâteau). Ce modèle fut invalidé en 1911
par l'expérience d’un de ses anciens étudiants, Ernest Rutherford.
Le modèle planétaire de Rutherford
L'expérience de Rutherford met en évidence que les charges positives ne sont pas « étalées »
entre les électrons, mais sont concentrées en de petits points. Il bombarda une fine feuille d'or
par un faisceau de particules alpha (particules de charges électriques positives). Il observa que
les particules étaient déviées faiblement, ce qui ne correspondait pas au résultat prévu par le
modèle de Thomson, pour lequel, elles n'auraient pas dû la traverser.
Rutherford imagine donc un modèle planétaire : l'atome est constitué d'un noyau positif
autour duquel tournent des électrons négatifs. Entre le noyau — très petit par rapport à l'atome
(environ 100 000 fois) — et ses électrons, un très grand vide existe.
Ce modèle fut très vite mis en défaut par les équations de Maxwell d'une part, qui prédisent
que toute charge accélérée rayonne de l'énergie, et par les expériences montrant la
quantification des niveaux d'énergie d'autre part.
Modèles approchés couramment employés
Le modèle des sphères dures
Le modèle le plus simple pour représenter un atome est une boule indéformable. Ce modèle
est très utilisé en cristallographie. Une molécule peut se voir comme plusieurs boules
accolées, un cristal comme des boules empilées. On utilise parfois une représentation
« éclatée » : les atomes sont représentés comme des petites boules espacées, reliées par des
traits, permettant de faire ressortir les directions privilégiées, les angles et de visualiser le
nombre des liaisons.
modèle des sphères dures pour représenter l'atome ; représentation d'une molécule d'eau et d'un
cristal cubique à faces centrées, compacte (gauche) et éclatée (à droite)
Ce modèle correspond bien à certaines propriétés de la matière, comme, par exemple, la
difficulté de comprimer les liquides et les solides, ou bien le fait que les cristaux ont des faces
bien lisses. En revanche, il ne permet pas d'expliquer d'autres propriétés, comme la forme des
molécules : si les atomes n'ont pas de direction privilégiée, comment expliquer que les
liaisons chimiques révèlent des angles bien définis ?
Le modèle de Bohr
Modèle de l’atome de Bohr : un modèle planétaire dans lequel les électrons ont des orbites définies
Article détaillé : Modèle de Bohr.
Un modèle fut développé par Niels Bohr en 1913 à partir des propriétés mises en évidence par
Planck et Rutherford. Dans le modèle des sphères dures, l’atome est un objet entier,
indécomposable. Or, on sait depuis le milieu du XIXe siècle que l’on peut en « arracher » des
particules portant une charge électrique négative, les électrons. Dans le modèle de Bohr,
l’atome est composé d’un noyau chargé positivement, et d’électrons tournant autour, les
rayons des orbites des électrons ne pouvant prendre que des valeurs bien précises.
Le noyau est très compact, d’un diamètre d’environ 10-15
à 10-14
m, c’est-à-dire que le noyau
est cent mille à un million de fois plus petit que l’atome ; il porte une charge électrique
positive. C’est aussi la partie la plus lourde de l’atome, puisque le noyau représente au moins
99,95 % de la masse de l’atome. Les électrons sont ponctuels, c’est-à-dire que leur rayon est
admis quasi nul (tout du moins plus petit que ce que l’on peut estimer). Ils portent une charge
négative. Pour des raisons de lisibilité, le schéma ci-dessous n’est donc pas à l’échelle, en ce
qui concerne les dimensions du noyau et des électrons, ni aussi pour les rayons des différentes
orbites (on notera ici que le nombre d’électrons sur les orbites n’est pas prédit par le modèle).
Cette vision permet de décrire les phénomènes spectroscopiques fondamentaux, c’est-à-dire le
fait que les atomes absorbent ou émettent seulement certaines longueurs d’onde (ou couleur)
de lumière ou de rayons X. En effet, le système {noyau+électrons} étant stable et confiné,
d’énergie négative, il ne possède qu’un ensemble discret d’états (et donc de niveaux)
d’énergie : c’est le passage d’un état à l’autre de l’atome qui provoque une émission discrète
d’énergie, ce qui explique donc les raies spectroscopiques des atomes. Le modèle de Bohr,
décomposant l’atome en deux parties, un noyau et un nuage d'électrons, est plus précis que le
modèle des sphères dures, pour lequel la surface de la sphère correspond à l’orbite des
électrons extérieurs.
Cependant, très vite, le modèle de l’atome de Bohr ne permettra pas d’expliquer l’ensemble
des observations (effet Zeeman, etc.). Il faut attendre 1924–1926 pour qu’avec Schrödinger,
les orbites deviennent orbitales avec des énergies stationnaires : la mécanique quantique est
née.
Le modèle actuel : modèle de Schrödinger
La naissance de la mécanique ondulatoire de Louis de Broglie 1924, généralisée par Erwin
Schrödinger en 1926 amène à proposer un nouveau modèle, dont les aspects relativistes furent
décrits par Paul Dirac en 1928 ; il permet d'expliquer la stabilité de l'atome et la description
des termes spectroscopiques.
Dans ce modèle, les électrons ne sont plus des billes localisées en orbite, mais des nuages de
probabilité de présence. Ce point de vue, révolutionnaire, peut choquer en première approche.
Cependant la représentation que l'on pouvait se faire d'un électron — une petite bille ? — était
dictée par les formes observées dans le monde macroscopique, transposées sans preuves dans
le monde microscopique. Il faut bien se douter du fait que ce que l'on connaît de l'électron ne
repose que sur des manifestations indirectes : courant électrique, tube cathodique
(télévision)…
Depuis les années 1930, on modélise ainsi l'électron par une « fonction d'onde » dont le carré
de la « norme représente la densité de probabilité de présence ». Pour représenter fidèlement
les propriétés de l'électron, on ne dispose que des fonctions mathématiques compliquées.
Cette abstraction rebute encore bien des physiciens. Nous allons essayer de donner une image
de cette notion de fonction d'onde, image nécessairement imparfaite.
Imaginons que hors de l'atome, l'électron soit une petite bille. Lorsque l'électron est capturé
par l'atome, il se « dissout » et devient un nuage diffus, il s'« évapore ». Quand on l'arrache
de l'atome, il redevient une petite bille, il se « recondense ». Il existe d'autres exemples
d'objet qui changent de forme, par exemple, hors de l'eau, le sel est sous forme de cristaux ;
mis dans l'eau, il se dissout, et si l'on fait s'évaporer l'eau, on retrouve des cristaux. Le sel
change de forme (cristal compact ou dissous dans l'eau), mais on a tout le temps du sel.
Image simplifiée de l'arrachement d'un électron du nuage électronique dans le modèle de
Schrödinger
De manière un peu plus exacte : un électron, hors d'un atome, est représenté par un paquet
d'ondes, qui peut être considéré, dans certaines limites, comme une petite bille. La mécanique
quantique démontre qu'un tel paquet d'ondes s'étale au cours du temps ; au contraire, un
électron d'un atome conserve la structure de la fonction d'onde associée à l'orbite qu'il occupe
(tant qu'il n'est pas éjecté de l'atome). La mécanique quantique postule donc, non la
conservation de la forme (non connue) de l'électron, mais l'intégrale de la probabilité de
présence.
Dans le modèle de Schrödinger, les nuages correspondant aux différents électrons
s'interpénètrent ; il n'est pas question de se donner une représentation individuelle des
électrons chacun sur son orbite, comme cela était dans le cas du modèle de Bohr. Cela est
d'autant plus vrai que les électrons sont des particules identiques indiscernables. Les effets
d'échange amènent à considérer que chaque électron de l'atome est à la fois sur chaque
orbitale occupée (correspondant à une configuration électronique donnée). L'ionisation de
l'atome (l'arrachement d'un électron de l'atome) peut alors être représentée par le schéma
simplifié ci-dessous.
Pour éviter des complications inutiles, on considérera l'atome le plus simple afin de montrer
quelques schémas dévoilant les points fondamentaux du modèle :
le nuage électronique associé à l'état fondamental, révélant (comme d'autres états) la possibilité pour l'électron d'être au sein du noyau, ce qui a des conséquences en physique nucléaire : capture électronique ;
le nuage électronique associé à une combinaison linéaire de deux orbitales associées au premier niveau excité. Cet exemple montre la possibilité d'obtenir des nuages électroniques pointant vers l'extérieur de l'atome… nous sommes ainsi préparés aux liaisons moléculaires.
Soit ρ(r, θ, φ) la densité de probabilité de présence au point de coordonnées sphériques (r, θ,
φ). Pour l'état fondamental, la densité de probabilité, ρ, est maximale au centre de l'atome.
Considérons maintenant la densité radiale de probabilité de présence (à la distance r du
noyau, toutes les directions confondues) :
,
cette densité radiale est maximale pour r = r1 de la première orbite du modèle de Bohr (dans
l'expression ci-dessus, on a tenu compte de la symétrie sphérique de ρ, identique pour toutes
les directions). on a en fait :
ρ(0 0 0) > ρ(r1,0,0), mais P(0) < P(r1).
Densité de probabilité de présence de l'électron, état fondamental de l'hydrogène — la densité, dans
un plan xy, section droite passant par le centre de l'atome, est indiquée par des niveaux de gris (elle
est maximale au centre). La courbe en superposition (axe 0r) donne la densité de probabilité radiale
en fonction de la distance r, c'est-à-dire la probabilité d'être en r toutes directions confondues : elle
est maximale pour le premier rayon de Bohr (0,0529 nm).
En fonction de l'état quantique de l'électron (fondamental, excité…) ces nuages peuvent
prendre différentes formes, qui sont décrites en particulier par les harmoniques sphériques. La
forme la plus simple est la symétrie sphérique, montrée en particulier, ci-dessus, dans le cas
de l'état fondamental, |1s>.
Graphe de la densité de probabilité de présence.
Des combinaisons linéaires de fonctions d'onde, utilisant des harmoniques sphériques
distinctes, permettent l'apparition d'une anisotropie qui va devenir essentielle pour le passage
de la notion d'atome à celle de molécule. Le schéma ci-contre montre une coupe de la densité
de probabilité de présence de l'orbitale hybride | > de l'atome d'hydrogène, coupe
contenant Oz axe de symétrie de l'orbitale atomique. Pour cet exemple, l'axe Oz devient une
direction privilégiée, mais de plus la densité de probabilité de présence s'étale plus loin pour
une orientation donnée.
Ce modèle permet d'expliquer :
la stabilité de l'atome, les charges sont accélérées, mais elles sont contraintes par la mécanique quantique (relations d'incertitude) ;
la forme des molécules : orientation préférentielle des nuages électroniques ; l'organisation des cristaux : le nuage électronique se comporte comme une coquille dure ; les effets spectroscopiques (la quantification des échanges d'énergie) : le nuage ne peut
prendre que des formes déterminées, notamment en ce qui concerne la distance r1 du maximum de densité au noyau.
On notera pour terminer que des corrections relativistes sont à apporter, dans le cas des
atomes de numéro atomique élevé, pour la détermination des niveaux internes (les vitesses
des électrons sur les orbites du modèle de Bohr sont alors importantes).
André Waterkeyn
André Waterkeyn est un ingénieur belge né le 23 août 1917 à Wimbledon, en Grande-
Bretagne, et mort à Bruxelles, en Belgique le 4 octobre 2005. Il a notamment conçu le célèbre
bâtiment de l'Atomium à Bruxelles pour l'Exposition universelle de 1958.
L'ingénieur
André Waterkeyn est un ingénieur civil de l'université catholique de Louvain diplômé en
19421. Il travaillait à la Fédération des industries métalliques belges
2 lorsque le commissariat
général de l'Exposition universelle de 1958 demanda de créer un monument qui symboliserait
la compétence technique de la Belgique. André Waterkeyn conçut lui-même l’Atomium qui
reproduit la structure d’un cristal de métal. Les aspects architecturaux de cette construction
ont été gérés par les architectes André et Jean Polak, par ailleurs beaux-frères de l'ingénieur.
L’Atomium était pensé pour être un édifice temporaire. Il frappa tellement les esprits qu’il fut
conservé comme emblème de la toute jeune capitale du « Marché commun » comme
s’appelait alors l’Union européenne. À la fin des années 1990 l’Atomium bénéficia d’une
rénovation profonde dont Waterkeyn fut encore partiellement le témoin.
Il détenait tous les droits de reproduction sur l’Atomium et les a cédés à la Société de
l'Atomium lors de la rénovation de l'édifice en 2000. Ceci implique qu’aucune photo de
l’Atomium ne peut être diffusée librement avant le 1er
janvier 2076.
André Waterkeyn siégea au conseil d'administration de l'Atomium jusqu'à l'âge de 85 ans (en
2002). Son fils lui succède dans cette fonction.
Le joueur de hockey
André Waterkeyn était un joueur de hockey confirmé. Il a participé aux Jeux Olympiques de
Londres en 1948 avec l’équipe nationale belge. Il se classa alors en cinquième place.
André et Jean Polak
André (né à Montreux le 19 janvier 1914 et mort à Hoeilaart le 2 avril 1988) et Jean Polak
(né à Montreux le 13 juin 1920 et mort à Uccle le 16 février 2012) prennent la relève de leur
père, l'architecte suisse Michel Polak et travaillent pour la promotion immobilière après la
Seconde Guerre mondiale. Ils participent activement à la transformation de Bruxelles. À
défaut d'être de qualité, leur production d'immeubles de bureaux et d'entreprises, de magasins
et d'immeubles à appartements, est impressionnante.
Réalisations
Centre d'enseignement et de recherches des industries alimentaires et chimiques (CERIA) à Anderlecht (1948-1956)
Immeuble Trieste - coin avenue Louise/rue Defacqz à Bruxelles (1963-1966) À l’Innovation, rue Neuve à Bruxelles (1968-1970, avec J. Hendrickx) Centre Monnaie, boulevard Jules Anspach (1967-1971, avec le Groupe Structures) World Trade Center au Quartier Nord à Bruxelles (1969-1973, avec le Groupe Structures)
À l'occasion de l'Exposition universelle de 1958, ils ont également exécuté les plans et
conduit la construction sur le plateau du Heysel du célèbre Atomium de Bruxelles né d'une
conception de l'ingénieur André Waterkeyn, beau frère d'André Polak et chargé des relations
publiques de l'association de métallurgistes Fabrimetal
Exposition internationale (Redirigé depuis Exposition universelle)
Les drapeaux du BIE, de la Chine, de l'Exposition universelle de Shangaï 2010 et des autres pays
participants.
Les expositions internationales, souvent simplement dénommées Expo, sont de grandes
expositions publiques tenues régulièrement à travers le monde depuis le milieu du
XIXe siècle. Les expositions internationales doivent être distinguées entre celles qui sont
antérieures à la création du Bureau international des expositions (BIE) en 1928 et celles qui,
postérieures à cette création, ont été réglementées par les normes de cet organisme à partir de
1931.
Le Bureau international des expositions (BIE), organisme régulant l'organisation de ces
expositions internationales, définit les expositions comme les manifestations qui ont « un but
principal d'enseignement pour le public, faisant l'inventaire des moyens dont dispose l'homme
pour satisfaire les besoins d'une civilisation et faisant ressortir dans une ou plusieurs branches
de l'activité humaine les progrès réalisés ou les perspectives d'avenir »1. Elles sont
internationales par le fait que plusieurs États y participent2.
Les participants à ces expositions sont les États, les groupes de la société civile et les
entreprises.
Histoire
Les expositions internationales ont été créées pour présenter les réalisations industrielles des
différentes nations. Elles représentaient la vitrine technologique et industrielle des
participants, témoignant du progrès au cours de la révolution industrielle. La première
exposition universelle s'est déroulée à Londres en 18513.
À l'origine, chaque pays disposait d'un espace réservé dans un pavillon central. À partir de
1867, des pavillons nationaux firent leur apparition. En principe, ils étaient attribués
seulement s'il y avait des choses à présenter que le pavillon central ne pouvait accueillir. Ils ne
tardèrent pas à se généraliser, les nations exposantes construisant des pavillons typiques de
l'architecture de leurs pays.
La compétition était omniprésente dans les expositions universelles, et des concours
permettaient aux plus méritants d'obtenir des médailles bénéficiant d'un certain prestige.
Cadre réglementaire : la Convention de 1928 et le BIE
Les expositions internationales ont longtemps été soumises aux seules règles que leur donnait
le pays où elles avaient lieu.
Le 22 novembre 1928, les représentants de trente et un pays réunis à Paris ont signé le
premier traité international régissant les expositions internationales : la Convention de Paris
de 1928. Celle-ci est entrée en vigueur le 17 janvier 1931 et a été amendée à plusieurs reprises
depuis lors, mais reste le cadre réglementaire actuel pour toutes les expositions
internationales.
Le Bureau international des expositions (BIE), créé par cette même convention, vise à garantir
sa bonne application4.
Postérité
La tenue des expositions universelles a toujours été l'occasion de mettre en place des projets
d'urbanisme : construction du métro de Paris en 1900 ou de celui de Montréal en 1967,
extension du métro de Lisbonne en 1998…
De nombreuses réalisations architecturales construites à l'occasion d'expositions universelles
sont en outre devenues des symboles des villes qui les ont abritées : la tour Eiffel à Paris,
l'Atomium à Bruxelles, le Space Needle à Seattle, la Biosphère à Montréal…
Catégories d'expositions internationales
Longtemps, le BIE a distingué les expositions internationales entre celles de première
catégorie et celles de seconde catégorie.
Un amendement à la Convention, pris en 1988 et entré en vigueur en 1996, réglemente la
classification actuelle. Aujourd'hui, le BIE distingue ainsi deux catégories principales
d'expositions internationales : les « expositions universelles » et les « expositions
internationales / spécialisées ». Il reconnaît en outre deux autres catégories : les expositions
horticoles et la Triennale de Milan.
Expositions universelles
En termes réglementaires, les expositions universelles sont dénommées expositions
internationales enregistrées. Elles ont un thème à caractère universel, d'intérêt et d'actualité
pour l'ensemble de l'humanité. Depuis 1995, elles se déroulent en principe au moins tous les
cinq ans. Leur durée maximale est de six mois. Les pavillons sont en principe conçus et
construits par les participants eux-mêmes.
Expositions internationales / spécialisées
En termes réglementaires, les expositions internationales / spécialisées sont dénommées
expositions internationales reconnues. Leur thème ont un caractère précis et spécialisé, au
contraire des expositions universelles. Elles se déroulent à fréquence variable, entre deux
expositions universelles, pour une durée maximale de trois mois. Les pavillons sont construits
par les organisateurs de l'exposition et mis à la disposition des participants qui se chargent
ensuite de les personnaliser extérieurement et intérieurement.
Autres expositions internationales
Depuis 1960, le BIE accorde sa reconnaissance aux expositions internationales d’horticulture
approuvées par l’Association Internationale des Producteurs d’Horticulture (AIPH).
Le BIE reconnaît également l’exposition des Arts Décoratifs et de l’Architecture Moderne de
la Triennale de Milan, « en raison de son antériorité historique et pour autant qu’elle conserve
ses caractéristiques d’origine ».
Liste des expositions internationales (universelles et
spécialisées)
Année Ville hôte Pays Catégorie Thème
1851 Londres Royaume-Uni universelle Industrie de toutes les nations
1853 New York
États-
Unis universelle Industrie de toutes les nations
1855 Paris
Empire
français
universelle Agriculture, industrie et beaux-arts
1860 Besançon
Empire
français
universelle Industrie horlogère et beaux-arts
1861 Metz
Empire
français
universelle Agriculture, industrie et beaux-arts, École de Metz
1862 Londres Royaume-Uni universelle Agriculture, industrie et beaux-arts
1867 Paris
Empire
français
universelle Agriculture, industrie et beaux-arts
1872 Lyon France universelle Agriculture, industrie, sciences, beaux-arts et
commerce
1873 Vienne
Autriche-
Hongrie universelle Culture et éducation
1876 Philadelphie
États-
Unis universelle Industrie, beaux-arts, produits du sol et des mines
1878 Paris France universelle Agriculture, industrie et beaux-arts
1879 Sydney Australie universelle ?
1881 Paris France spécialisée Électricité
1880 Melbourne Australie universelle Arts, fabrications, produits industriels et agricoles
de toutes les nations
1885 Anvers Belgique universelle5 ?
1887 Toulouse France
1888 Barcelone
Royaume
d'Espagne universelle
Architecture, Art: Apothéose du Modernisme
catalan (Antoni Gaudí), urbanisation de la zone du
Parc de la Ciutadella, depuis l'arc de triomphe
jusqu'à la gare de train de France (Estació de
França en Catalan).
1889 Paris France universelle La Révolution française et les progrès des sciences
Année Ville hôte Pays Catégorie Thème
et techniques faits en France depuis 1789
1891 Prague
Autriche-
Hongrie universelle ?
1893 Chicago
États-
Unis universelle
Célébration du 400e anniversaire de la découverte
de l'Amérique (avec un an de retard)6
1894 Anvers Belgique universelle ?
1894 Lyon France universelle ?
1897 Bruxelles Belgique universelle La Vie Moderne7
1900 Paris France universelle Le bilan d'un siècle
1904 Saint Louis
États-
Unis universelle
Célébration du centenaire de l'acquisition du
territoire de la Louisiane
1905 Liège Belgique universelle Célébration du 75e anniversaire de l'indépendance
belge
1906 Milan
Royaume
d'Italie
universelle Les transports ; célébration de l'achèvement de la
percée du tunnel du Simplon
1908 Marseille France spécialisée L'électricité
1909 Nancy France spécialisée Beaux-Arts École de Nancy, Cristalleries Daum,
Gallé, Majorelle
1910 Bruxelles Belgique universelle ?
1911 Charleroi Belgique spécialisée8 ?
1911 Roubaix France universelle Textile
1911 Turin Italie
Industrie et travail
1913 Gand Belgique universelle ?
1914 Lyon France universelle Hygiène et Santé
1915 San Francisco
États-
Unis universelle
Inauguration du canal de Panama et célébration de
la construction de San Francisco
1925 Grenoble France spécialisée
Houille blanche et tourisme. Utilisation de
l'électricité. Construction de la Tour Perret et
création du Parc Paul-Mistral
1929 Barcelone
Royaume
d'Espagne universelle
À l'origine: Exposition des Industries Électriques,
Architecture le Noucentisme en réaction contre le
Modernisme catalan, urbanisation de la place
d'Espagne, Pueblo Espagnol sur la colline de
Année Ville hôte Pays Catégorie Thème
Montjuic
1930 Anvers Belgique spécialisée Coloniale, maritime et d'art flamand
1930 Liège Belgique spécialisée Industrie et Sciences
1933 Chicago
États-
Unis universelle
L'indépendance entre l'industrie et la recherche
scientifique
1935 Bruxelles Belgique universelle Les transports - La colonisation
1936 Stockholm Suède spécialisée L'aviation
1937 Paris France universelle Les arts et techniques dans la vie moderne
1938 Helsinki Finlande spécialisée L'aéronautique
1939 Liège Belgique spécialisée La grande saison internationale de l'eau
1939-
1940
New York
États-
Unis universelle
La construction du Monde de demain -
Célébration du 150e anniversaire de l’installation
du gouvernement de George Washington
1949 Stockholm Suède spécialisée
Vue d’ensemble de l’état actuel du sport et de la
culture physique dans tous les pays du monde -
Célébration du 100e anniversaire de la mort de
Pehr Henrik Ling, fondateur de la gymnastique
suédoise
1949
Port-au-
Prince
Haïti universelle Bicentenaire de la fondation de Port-au-Prince -
Hommage aux œuvres de paix et de progrès
1951 Lille
République
française
spécialisée Le textile
1953 Rome Italie spécialisée L'agriculture
1953 Jérusalem Israël spécialisée La conquête du désert
1954 Naples Italie spécialisée La navigation
1955 Helsingborg Suède spécialisée Arts appliqués de l'habitation et de l'aménagement
intérieur
1955 Turin Italie spécialisée Le sport
1956 Beit Dagan Israël spécialisée Agrumes et citriculture
1957 Berlin
Allemagne de
l'Ouest spécialisée Reconstruction du quartier Hansa
1958 Bruxelles Belgique universelle Bilan du monde pour un monde plus humain
Année Ville hôte Pays Catégorie Thème
1961 Turin Italie spécialisée L'Homme au travail - Célébration du 1er centenaire
de l'unité de l'Italie
1962 Seattle
États-
Unis universelle Aperçu de la vie de l’Homme au XXIe siècle
1964 New York
États-
Unis universelle La paix par la compréhension
1965 Munich
Allemagne de
l'Ouest spécialisée Transports et communications
1967 Montréal Canada universelle Terre des Hommes - Centenaire de la fédération du
Canada
1968 San Antonio
États-
Unis spécialisée La rencontre des civilisations aux Amériques
1970 Osaka Japon universelle Progrès humain dans l'Harmonie
1971 Budapest Hongrie spécialisée La chasse
1974 Spokane
États-
Unis spécialisée Progrès sans pollution
1975
Okinawa
Hontō
Japon spécialisée La mer que l'on aimerait voir
1981 Plovdiv Bulgarie spécialisée La cynégétique
1982 Knoxville
États-
Unis spécialisée Energy turns the World
1984
La Nouvelle-
Orléans
États-
Unis spécialisée Le Monde et ses rivières
1985 Tsukuba Japon spécialisée La maison et son environnement – Science et
technologie de l’humain
1985 Plovdiv Bulgarie spécialisée Les réalisations des jeunes inventeurs
1986 Vancouver Canada spécialisée Transport et communication - le Monde en
mouvement
1988 Brisbane Australie spécialisée
Les loisirs à l’ère de la technologie -
Célébration du 200e anniversaire de la création de
l’Australie
1991 Plovdiv Bulgarie spécialisée L’activité des jeunes au service d’un monde de paix
1992 Gênes Italie spécialisée Christophe Colomb - Les bateaux et la mer -
Célébration du 500e anniversaire de la découverte
Année Ville hôte Pays Catégorie Thème
de l'Amérique
1992 Séville Espagne universelle L'Ère des découvertes ; célébration du 500e
anniversaire de la découverte de l'Amérique
1993 Daejeon
Corée du
Sud spécialisée Le défi d'une nouvelle voie vers le développement
1998 Lisbonne Portugal spécialisée
Les océans un patrimoine pour l’avenir -
Célébration du 500e anniversaire de l’arrivée de
Vasco de Gama en Inde
2000 Hanovre Allemagne universelle L'Homme, la nature, la technologie - économie
d'énergie et d'espace
2005 Aichi Japon spécialisée La sagesse de la nature
2008 Saragosse Espagne spécialisée L'eau et le développement durable
2010 Shanghai Chine universelle Meilleure ville, meilleure vie
2012 Yeosu
Corée du
Sud spécialisée
Pour des côtes et des océans vivants : diversité des
ressources et activités durables
2015 Milan Italie universelle Nourrir la planète, énergie pour la vie
2017 Astana Kazakhstan spécialisée Énergies durables, environnement. L'avenir de la
planète.
2020 Dubaï
Émirats
arabes unis universelle Connecter les esprits, Construire le futur