Atomes et molécules

1. Divisibilité de la matière

Depuis l'antiquité grecque, les philosophes ont imaginé que la matière n'est pas divisible à l'infini. Un morceau de craie peut être coupé en deux et chaque moitié est toujours de la craie (même couleur, même dureté, même réactivité chimique). Un grain de poussière de craie est encore toujours de cette nature. Dès lors, l'Homme a imaginé l'atome (du grec "a" = "ne...pas, pas de" et "tome" = "coupure") comme la plus petite particule de matière conservant les propriétés de cette matière. Cette définition correspond aujourd'hui à la molécule.

La molécule est la plus petite particule de matière conservant ses propriétés.

2. Corps purs et mélanges

Un corps pur n'est constitué que d'une seule espèce moléculaire.

L'eau pure (par exemple l'eau distillée ou la glace se condensant sur les parois froides d'un réfrigérateur) n'est constituée que de molécules d'eau.

Par contre, on peut mélanger divers corps purs. On obtient tout simplement un mélange. Les solutions sont, entre autres, des mélanges. Lorsque deux corps purs sont miscibles, ils constituent un mélange homogène: c'est le cas, par exemple, du sel de cuisine dans l'eau: une fois solubilisé, le sel de cuisine le restera indéfiniment. Par contre, lorsque deux liquides ne sont pas miscibles, ils finissent toujours par se séparer, même si, temporairement, on a créé une solution apparente (du moins à l'œil nu, mais pas au microscope) en fractionnant très fort les gouttelettes des deux liquides. Dans ce cas, on parle d'un mélange hétérogène. Par exemple, l'eau et l'huile végétale ne sont pas miscibles, mais en les battant violemment, on obtient une émulsion d'huile dans l'eau, comme l'est la mayonnaise. Mais si on laisse une mayonnaise au repos suffisamment longtemps, les gouttelettes d'huile se rassemblent et l'huile se sépare de l'eau: on dit que "la mayonnaise tourne".

Un mélange est constitué de plusieurs espèces moléculaires.

3. Atomes et molécules

Au cours d'une réaction chimique, un unique corps pur peut se décomposer en deux autres corps purs. Par exemple, l'électrolyse de l'eau produit deux gaz: l'oxygène et l'hydrogène. L'oxygène et l'hydrogène ont des propriétés très différentes de celles de l'eau. Si l'on chauffe de la montroydite, celle-ci se décompose en mercure et en oxygène, deux corps purs aux propriétés très différentes de celle de la montroydite ou oxyde de mercure.

Ainsi, la plupart des molécules sont des associations de particules constitutives appelées atomes.

En décomposant les substances naturelles présentes sur terre, les chimistes ont mis en évidence 92 types d'atomes différents : ce sont les 92 éléments naturels du tableau périodique de Mendeleïev. Chaque élément est représenté dans les formules chimiques par un symbole fait d'une lettre majuscule, ou de deux lettres dont la première est majuscule, et rappelant son nom en français ou dans une langue étrangère .

Voici la liste des éléments les plus fréquents, dont les symboles doivent être connus.

4. Ecriture des formules chimiques

La formule moléculaire d'un corps pur se note par une succession de symboles, chacun suivi d'un indice signifiant le nombre d'atomes de l'élément symbolisé. Lorsqu'il n'y a qu'un seul atome, l'indice "1" est sous-entendu. Par exemple, pour le sulfate d'hydrogène (= acide sulfurique):

Si une formule comporte une parenthèse, l'indice qui suit la parenthèse agit sur tout son contenu: il s'agit donc de multiplier les indices pour déterminer le nombre d'atomes de chaque espèce. Par exemple:

Fe₂(SO₄)₃ comporte 2 atomes de fer, 3 de soufre et 12 d'oxygène.

5. Corps simples et composés

Selon que la molécule comporte une ou plusieurs espèces atomiques, on parle de corps simples ou de corps composés.

Un corps simple est fait d'un ou de plusieurs atomes de même espèce; il ne comporte qu'un seul élément chimique.

Exemples: N₂, O₂, O₃, H₂, Cl₂, C, Fe, S₈,...

Un corps composé est constitué de plusieurs éléments, de plusieurs atomes d'espèces différents.

Exemples: H₂O, SO₂, Fe₂O₃,...