LA MATIERE

La matière, qu'elle soit sous forme solide, liquide ou gazeuse est constituée d'atomes ou de groupements d'atomes.

Il semble que le nombre de groupements possibles soit infini : plus de 20 millions de groupements d'atomes ont été recensés en 2003.

Par contre, le nombre d'atomes est limité: 92 atomes existent seulement à l'état naturel et on comptabilise au total plus de 110 atomes différents avec ceux créés en laboratoire.

1. LES ATOMES

Un atome comporte un noyau central entouré de un ou plusieurs électrons ( électrons : entité de matière extrémement petite portant la plus petite charge électrique négative existant sur Terre ). Les électrons sont constamment en mouvement autour du noyau de l'atome.Pour représenter un atome on a choisi une sphère comme modèle .

L'atome étant électriquement neutre ( vous ne vous électrocutez pas en touchant de la matière !) il possède donc forcément des charges électriques positives qui compensent les charges négatives des électrons : ce sont les protons qui se trouvent dans le noyau de l'atome.

L'atome le plus petit est l'atome d'hydrogène. Il possède 1 électron et donc 1 proton dans son noyau.

Un atome est désigné par une lettre majuscule parfois suivi d'une minuscule. (C, Cu, Ce, F, Fe, H, He...)

On peut se demander pourquoi les électrons (négatifs) et les protons (positifs) ne finissent pas par se coller ! Ceci est due à deux choses :

  1. la vitesse des électrons est suffisamment rapide pour qu'ils ne soient pas attirés par le noyau mais reste insuffisante pour qu'ils ne s'en détachent pas.
  2. la distance entre les électrons et le noyau de l'atome est très importante : si le noyau de l'atome avait la dimension d'un avion placé au centre de la Terre, les électrons auraient la taille d'une coccinelle qui volerait à la surface de la planète. Entre les deux, du vide.

 

2. LES MOLÉCULES

Une molécule est un édifice électriquement neutre constituée par au moins deux atomes.C'est le plus petit fragment représentatif d'une substance.

Deux atomes d'hydrogène assemblés forment une molécule de dihydrogène (de formule chimique H2).

La molécule d'eau de formule chimique H2O est constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène.

Les atomes d'une molécule sont liés entre eux par des liaisons chimiques qui seront étudiées en classe de seconde.

Molécules: Atomes

H2O : eau

H : Hydrogène

O2 : Dioxygène

O : Oxygène

NH3 : Ammoniac

C : Carbone

ADN : Acide désoxyribonucléique

Fe : Fer

NaCl : chlorure de sodium (sel de cuisine)

Cu : Cuivre

 

3. LES IONS

1. Définition : Un ion est un atome ou un groupement d'atomes qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Dans ce cas, il n'y a plus autant d'électrons que de protons dans l'atome et celui-ci n'est donc plus électriquement neutre ! On lui donne alors le nom d' ion.

    Lorsque l'atome a perdu des électrons, il possède plus de charges positives que de charges négatives : l'ion, alors positif, est appelé cation.

    Lorsque l'atome a gagné des électrons, il possède plus de charges négatives que de charges positives : l'ion, alors négatif, est appelé anion.

2. Explication : Comment un atome peut-il perdre ou gagner des électrons ?

En réalité, le terme est mal choisi. Pour des raisons de stabilité, des atomes ont besoin de se séparer d'un ou de plusieurs de leurs électrons et d'autres ont besoin d'en récupérer. Un atome ne va donc pas perdre des électrons mais il va en céder à un autre atome.

3. Application :

L'atome de sodium (Na) a comme numéro atomique : 14. Il possède 14 électrons et 14 protons. Cet atome, pour des raisons de stabilité énergétique, peut céder un électron à un atome qui en a besoin (toujours pour les mêmes raisons de stabilité énergétique). Il va donc lui rester 13 électrons mais toujours 14 protons. L'excès d'une charge positive fait que l'atome de sodium n'est plus électriquement neutre. Il s'est transformé en ion sodium. Pour désigner cet anion on conserve la formule de l'atome dont il est issu et on lui ajoute le nombre de charge en excès en exposant : Na+ .

L'atome de chlore (Cl) a comme numéro atomique 17. Il possède donc 17 électrons et 17 protons. Cet atome n'existe pas seul dans la nature. Il doit, pour exister, soit mettre en commun l'un de ses électrons (il y a alors formation d'une molécule), soit en recevoir un. Il peut par exemple recevoir l'électron que l'atome de Sodium avait en trop. L'atome de chlore n'est plus électriquement neutre: il possède maintenant 18 (17 + 1) électrons mais toujours 17 protons : il a en excès une charge négative. L'atome de chlore s'est transformé en ion chlore ( ou ion chlorure ). Pour désigner ce cation on conserve la formule de l'atome dont il est issu et on lui ajoute le nombre de charge en excès en exposant : Cl-

L'ensemble ion sodium (Na+)/ ion chlorure ( Cl-) forme une entité électriquement neutre : le chlorure de sodium (Na+ + Cl- ).

Ne pas confondre :