les atomes et les molécules

L’atome est le constituant de base de toute chose, le « grain » de matière élémentaire. Une molécule, quant à elle, est un assemblage ordonné, naturel ou artificiel, de différents atomes. Alors qu’il n’existe qu’un peu plus d’une centaine d’atomes différents, le nombre de molécules qui peuvent être assemblées semble infini.

Les molécules sont partout, de l’air que nous respirons aux objets que nous fabriquons, en passant bien sûr par les êtres vivants dont elles sont les « briques élémentaires ».

LES ATOMES ET LEURS STRUCTURES ÉLECTRONIQUES

Il est possible de comparer la structure d’un atome à celle du Système solaire : le noyau de l’atome se trouve au centre (comme le Soleil), tandis qu’à sa périphérie gravitent les électrons (comme les planètes). Chaque type d’atome (ou élément chimique) possède un nombre fixe d’électrons (et de protons) : c’est le nombre de charge ou numéro atomique (noté Z). L’atome d’hydrogène ne possède par exemple qu’un seul électron, tandis que l’atome d’oxygène en possède huit. En 2003, l’élément chimique le plus lourd est l’ununhexium (c’est un élément radioactif créé artificiellement dans des accélérateurs de particules), de numéro atomique 116 (soit 116 protons).

Les électrons d’un atome s’organisent par couches électroniques successives autour du noyau. Chaque couche électronique se situe à une certaine distance du noyau et ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons : 2 pour la première couche, 8 pour la deuxième, 18 pour la troisième… Les électrons se répartissent des couches les plus proches vers les plus éloignées du noyau.

Le tableau périodique des éléments (ou classification périodique des éléments) illustre cet agencement particulier des électrons de chaque élément : dans chaque case du tableau se trouve un élément chimique, dont on peut connaître le nombre de couches électroniques ainsi que le nombre d’électrons se trouvant sur la couche électronique la plus éloignée du noyau. Cette couche externe est appelée couche de valence.

LES MOLÉCULES ET LES LIAISONS CHIMIQUES

Les atomes ont une tendance naturelle à remplir leurs couches électroniques externes pour augmenter leur stabilité. Ainsi, ils sont souvent amenés à mettre en commun, avec d’autres atomes, certains des électrons (dits électrons de valence) de leurs couches externes. La mise en commun de deux électrons de valence entre deux atomes constitue une liaison forte appelée liaison de covalence : les deux atomes liés forment alors une molécule, c’est-à-dire un assemblage électriquement neutre d’atomes.

Selon sa structure électronique, un atome peut réaliser une ou plusieurs liaisons covalentes avec un ou plusieurs atomes. Ainsi la molécule d’eau, de formule chimique H2O, est-elle constituée d’un atome d’oxygène (O) lié à deux atomes d’hydrogène (H) par deux liaisons covalentes simples. H2O est une molécule triatomique, c’est-à-dire qu’elle est constituée de trois atomes.

Il existe également de très grosses molécules (naturelles ou artificielles) pouvant comporter des millions d’atomes : ce sont les macromolécules. La plupart d’entre elles sont synthétisées (fabriquées artificiellement) par l’industrie chimique, comme les plastiques (plexiglas, polyester, etc.) ou les textiles (Nylon, Tergal, etc.). En revanche, la molécule d’ADN est une macromolécule biologique, dont la longueur est proche du millimètre (pour l’ADN humain). C’est la molécule clé de toute forme de vie sur Terre : elle permet notamment de stocker et de transmettre l’information génétique au cœur des cellules de chaque être vivant.




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