Atomes et molécules (Sciences & Techniques)

« se déroulent au sein du noyau de l'atome : c'est l'objet de la physique nucléaire. Dans la plupart des réactions, les énergies mises en jeu sont trop faibles pour que le noyau soit perturbé ; seules les couchesd'électrons les plus éloignées du noyau interagissent : c'est le domaine de la chimie, qui étudie notamment la formation desmolécules (association d'atomes).

Lorsque les molécules constitutives d'un corps comportent des atomes de même espèce, onparle de corps simple.

Les molécules du gaz d'hydrogène, par exemple, sont constituées de deux atomes d'hydrogène.

Lesmolécules d'un corps composé sont formées d'atomes de différentes espèces.

Ainsi, dans une molécule d'eau, on distingue deuxatomes d'hydrogène et un atome d'oxygène.

Beaucoup plus complexes, les protéines des organismes vivants comportentplusieurs milliers d'atomes.

Certains éléments naturels ne sont présents que dans les corps composés.

C'est le cas du sodium,métal que l'on ne trouve jamais isolément car il se lie très facilement à d'autres éléments, comme le chlore avec lequel il forme duchlorure de sodium (sel alimentaire). Les liaisons moléculaires Pourquoi les atomes se groupent-ils pour former des molécules ? La réponse est à chercher au niveau des couches d'électrons.De même qu'une chaise à quatre pieds est une configuration stable, il existe pour les couches d'électrons des configurations plusstables que d'autres.

Un atome ayant "trop" d'électrons aura tendance à en céder à un atome ayant au contraire un déficitd'électrons, par rapport à la configuration de stabilité la plus proche. Les ions En envisageant les échanges d'électrons possibles, on peut imaginer deux types de liaison entre atomes.Lorsqu'un atome a cédéun électron à son vis-à-vis, il se retrouve chargé positivement, son vis-à-vis étant chargé négativement.Les atomes sont doncattirés électriquement l'un vers l'autre : c'est la liaison ionique.

L'atome qui a perdu sa neutralité ou sa stabilité électrique est appelé"ion".

Le cation est un ion à tendance positive (le noyau domine), l'anion est un ion négatif.En chauffant de l'hélium, on obtient desions appelés particules.

Dans la liaison appelée "covalente", les atomes en vis-à-vis ne se cèdent pas d'électrons mais s'enpartagent, les électrons décrivant des orbites complexes qui englobent les deux noyaux.Ce type de liaison est particulièrementstable. Les isotopes Tous les atomes d'un élément chimique donné contiennent, par définition, le même nombre de protons.

Par contre, le nombre deneutrons, particules électriquement neutres, peut varier.

Les différents atomes d'un même élément chimique ayant un nombre deneutrons différent s'appellent les isotopes de cet élément.

On pourrait distinguer les isotopes les uns des autres en comptant lenombre de neutrons, mais on préfère calculer la somme protons plus neutrons : c'est la masse atomique de l'isotope.

Le carbonele plus fréquent a six protons et six neutrons ; c'est l'isotope C12 du carbone.

Un autre isotope du carbone a six protons (doncsix électrons) et sept neutrons : c'est le carbone 13.

Le plus célèbre des isotopes de carbone est le carbone 14, qui sert à daterles fossiles.

Puisqu'ils ont le même nombre de protons, les différents isotopes d'un corps ont la même structure électronique etdonc les mêmes propriétés chimiques. Vers une énergie inépuisable Deux tendances caractérisent les progrès dans la connaissance de la structure de la matière : la découverte de particules de plusen plus petites et la croissance exponentielle des énergies à investir pour les mettre en évidence.

À un bout de l'échelle, lesréactions chimiques entre molécules se font généralement en mettant en contact différentes substances ; il faut parfois fournir del'énergie en chauffant le mélange pour obtenir la réaction.

Pour analyser la structure de l'atome, en revanche, il a fallu bombarderles atomes et donc fournir des énergies plus importantes afin de casser les noyaux et mettre en évidence ses constituants, protonset neutrons.

Les scientifiques pensaient qu'on en resterait là jusqu'au jour où des appareils plus puissants ont permis la découvertede particules formant les protons et les neutrons : les quarks, les gluons, etc. Mais quel intérêt y a-t-il à dépenser tant d'énergie (au propre comme au figuré) et tant d'argent pour comprendre toujours plusfinement la structure de la matière ? Outre l'intérêt intrinsèque de la connaissance, plus on comprendra la matière au niveau le plusfin, plus il sera possible d'extraire l'énergie qu'elle contient.

Un premier niveau de maîtrise a permis à l'homme de se chauffer.

Plustard, il a su libérer violemment de l'énergie chimique en fabricant des explosifs.

Domestiquée, cette énergie chimique a été sourcede nombreuses applications permettant à l'homme d'économiser sa force physique.

L'homme a ensuite appris à libérer une partie. »