Le Football

Le ballon de football, normalisé par la Fédération internationale de football association (FIFA, fondée à Paris en 1904 malgré le refus britannique de participer à une entreprise initiée par les dirigeants français de l’USFSA, l’Union des sociétés françaises de sports athlétiques …), a la forme d’un icosaèdre tronqué : si Platon l’avait su, aurait-il breveté cet élément ?

Vers 1860, l’entreprise Charles MacIntosh and Company (vous savez, les manteaux imperméabilisés Mackintosh, un des premiers composites "man made"…), met au point un ballon fait d’une vessie de caoutchouc que recouvrent dix-huit panneaux de cuir étanches aux intempéries. Cette enveloppe est fermée par un lacet. Une fois serré, le bout de celui-ci est rentré à l’intérieur pour éviter les blessures lors d’un coup de tête.

Le lacet disparaît au milieu du siècle au profit de la couture. En dépit du soin apporté à la balle, cirée et graissée, afin qu’elle reste souple, les précipitations la rendent toujours aussi lourde et les footballeurs rechignent à la frapper de la tête. C’est un ancien gardien de but de l’équipe du Danemark, Eigil Nielsen, fondateur de la marque danoise Select Sport qui a le premier introduit le principe d’une valve dans les ballons, en 1947 : il voulait remplacer le lacet qui refermait le ballon. Pour fermer et coudre les derniers panneaux, il a donc décidé d’utiliser une longue aiguille incurvée, pour terminer la couture à l’intérieur de la balle. Ce principe nouveau fit disparaitre progressivement les ballons à lacets.

Avec l’abandon du cuir naturel, c’est aussi la couleur du ballon de football qui change, passant du marron au blanc, la plupart du temps. Toutefois, un premier ballon blanc est apparu bien avant. Selon la FIFA, il est né en 1923 à Sao Paulo, au Brésil. Ne pouvant pas jouer au football la journée, les salariés de l’entreprise Light & Power s’affrontaient en soirée sous l’éclairage artificielle de leur usine. Comme le ballon, de couleur marron, étaient difficile à voir, l’un d’eux eut l’idée de le peindre en blanc.

C’est encore Nielsen qui invente le premier un ballon à 32 panneaux de coton pour rendre le ballon plus circulaire. Géométriquement, le ballon à 32 panneaux peut être décrit comme un icosaèdre tronqué, soit un polyèdre semi-régulier possédant 60 sommets et 32 faces, 20 hexagonales et 12 pentagonales, dont les arêtes ont toutes la même longueur. L’enveloppe extérieure est alors constituée de 32 pièces de cuir (naturel ou synthétique), cousues entre elles, contenant une vessie en caoutchouc (cf. Caoutchouc) gonflable.

L’introduction du cuir synthétique dans les ballons date de 1965, quand la marque Select a lancé son premier ballon étanche, dont le cuir était recouvert de polyuréthane (cf. Polyuréthane). En 1974, Select invente le premier ballon totalement synthétique, fabriqué en polyuréthane. Depuis, le cuir a totalement disparu des ballons de football et a été remplacé par de la mousse, du PVC (cf. PVC), et du polyuréthane, dont la qualité et l’épaisseur garantissent la solidité, le rebond et la souplesse de la balle. La forme de ballon à 32 panneaux, non totalement ronde peut avoir un effet lors des tirs : effet bien connu lors de la frappe d’une balle, mais parfois spectaculaire (et consternant pour l’équipe adverse !) dans le cas de tirs footballistiques.

L’icosaèdre tronqué est dérivé de l’icosaèdre, l’un des cinq polyèdres réguliers convexes dits solides de Platon. Les quatre autres sont le tétraèdre, le cube, l’octaèdre et le dodécaèdre, solides que les chimistes connaissent bien. La chimie organique, ayant comme élément central le carbone, met en jeu le tétraèdre (cf. J.-A. Le Bel) ; le chimiste a ensuite construit des molécules comme le cubane, basée sur le cube, et que l’on rencontre également dans certains systèmes enzymatiques (les protéines fer-soufre, cf. Nitrogénase 1 ). Mais les termes supérieurs posent de réels défis et la sérendipité aida à les surmonter…

Dans les années 1980, le britannique Harold Kroto et ses collègues voulaient mieux comprendre les mécanismes de formation des longues chaînes de carbone dans l’espace interstellaire, identifiées par spectrosocopie. En vaporisant un disque de graphite par ablation laser ils mirent en évidence l’existence d’agrégats particulièrement stables avec la masse exacte de 60, de 70 ou plus d’atomes de carbone.

La structure du C60 déterminée par cristallographie montre qu’il s’agit d’une molécule composée de 12 pentagones et de 20 hexagones, chaque sommet correspondant à un atome de carbone et chaque côté à une liaison covalente. Il a une structure identique au dôme géodésique ou à un ballon de football. Pour cette raison, il est appelé « buckminsterfullerène » (en hommage à l’architecte Buckminster Fuller qui a conçu le dôme géodésique) ou « footballène ». Harold Kroto, Robert Curl et Richard Smalley reçurent le prix Nobel de chimie en 1996 pour leurs rôles dans la découverte de cette nouvelle forme allotropique du carbone

Les fullerènes sont obtenus à partir du graphite vaporisé sous une atmosphère de gaz neutre, hélium ou argon. C60 et d’autres fullerènes furent plus tard observés en dehors des laboratoires : d’infimes quantités de fullerènes, sous la forme de molécules C60, C70, C76 et C84, sont produites dans la nature, dans la suie lors des combustions et dans les éclairs à travers l’atmosphère. La présence des fullerènes C60 et C70 dans l’espace interstellaire fut mise en évidence en 2010 par spectroscopie infrarouge.

Les fullerènes comprennent également les nanotubes de carbone déjà employés à l’échelle industrielle et le tout nouveau graphène, identifié pour la première fois en 2004 par l’équipe d’Andrei Geim. Cette découverte lui a valu, lui et son collaborateur Konstantin Novoselov, le prix Nobel de physique en 2010. Constitué d’une monocouche de carbone, il fait actuellement l’objet de recherches intensives du fait de ses propriétés uniques.
À suivre !

Pensée du jour :
« Pour certains, le football c’est du nanan, pour d’autres c’est du nano ! »

Sources :

Pour en savoir plus :

Société Chimique de France