Atomes et molécules : la matière à l'échelle microscopique
Comprendre la constitution de la matière : atomes, molécules, symboles chimiques et formules.
De quoi est faite la matière ?
Matière
Tout ce qui nous entoure et possède une masse est de la matière : l'air, l'eau, les métaux, le bois, notre corps...
Toute la matière est constituée de minuscules particules appelées atomes.
L'atome
Atome
Plus petite particule de matière qui garde les propriétés d'un élément chimique. L'atome est si petit qu'on ne peut pas le voir, même au microscope ordinaire.
Taille de l'atome
- Diamètre d'un atome : environ 0,000 000 0001 m = 10⁻¹⁰ m
- Pour donner une idée : si un atome avait la taille d'une bille, alors une bille aurait la taille de la Terre !
Les éléments chimiques
Élément chimique
Type d'atome caractérisé par son nombre de protons. Chaque élément a un nom et un symbole.
Règles pour les symboles :
- Une ou deux lettres
- La première lettre est toujours en majuscule
- La deuxième (s'il y en a une) est en minuscule
Les principaux éléments
| Nom | Symbole | Présent dans... |
|---|---|---|
| Hydrogène | H | Eau, corps humain |
| Carbone | C | Êtres vivants, CO₂ |
| Azote | N | Air (78%) |
| Oxygène | O | Air, eau, respiration |
| Sodium | Na | Sel de cuisine |
| Chlore | Cl | Sel, piscines |
| Fer | Fe | Métaux, sang |
| Cuivre | Cu | Fils électriques |
Il existe environ 118 éléments différents, classés dans le tableau périodique. Mais seulement une vingtaine sont vraiment courants !
Les molécules
Molécule
Groupe d'atomes liés entre eux. Une molécule est la plus petite partie d'une substance qui conserve ses propriétés chimiques.
Molécules simples et composées
| Type | Définition | Exemples |
|---|---|---|
| Corps simple | Formé d'un seul type d'atome | O₂, N₂, Fe |
| Corps composé | Formé de plusieurs types d'atomes | H₂O, CO₂, NaCl |
La formule chimique
Formule chimique
Écriture qui indique quels atomes et combien de chaque composent une molécule.
Comment lire une formule :
- Les lettres indiquent les éléments
- Les chiffres en bas à droite (indices) indiquent le nombre d'atomes
EXEMPLE
H₂O (eau) :
- 2 atomes d'hydrogène (H)
- 1 atome d'oxygène (O)
CO₂ (dioxyde de carbone) :
- 1 atome de carbone (C)
- 2 atomes d'oxygène (O)
C₆H₁₂O₆ (glucose) :
- 6 atomes de carbone
- 12 atomes d'hydrogène
- 6 atomes d'oxygène
Les molécules courantes
Les gaz de l'air
| Molécule | Formule | Proportion dans l'air |
|---|---|---|
| Diazote | N₂ | 78% |
| Dioxygène | O₂ | 21% |
| Dioxyde de carbone | CO₂ | 0,04% |
Autres molécules importantes
| Nom | Formule | Utilisation/Présence |
|---|---|---|
| Eau | H₂O | Indispensable à la vie |
| Méthane | CH₄ | Gaz naturel |
| Ammoniac | NH₃ | Engrais, produits ménagers |
| Glucose | C₆H₁₂O₆ | Sucre, énergie des cellules |
| Éthanol | C₂H₆O | Alcool |
Représentation des molécules
Le modèle moléculaire
Pour représenter les molécules, on utilise des boules de couleurs différentes :
| Atome | Couleur conventionnelle |
|---|---|
| Hydrogène (H) | Blanc |
| Carbone (C) | Noir |
| Oxygène (O) | Rouge |
| Azote (N) | Bleu |
| Chlore (Cl) | Vert |
| Soufre (S) | Jaune |
EXEMPLE
La molécule d'eau H₂O :
- 1 boule rouge (oxygène) au centre
- 2 boules blanches (hydrogène) de chaque côté
- Forme en "V" (angle d'environ 105°)
États de la matière et molécules
À l'échelle microscopique
| État | Comportement des molécules |
|---|---|
| Solide | Molécules très proches, vibrent sur place |
| Liquide | Molécules proches, glissent les unes sur les autres |
| Gaz | Molécules très éloignées, se déplacent librement |
Lors d'un changement d'état, ce sont les mêmes molécules ! Seul leur arrangement change. Exemple : la glace, l'eau liquide et la vapeur d'eau sont toutes faites de molécules H₂O.
Transformations physiques et chimiques
Transformation physique
Transformation physique
Transformation où les molécules restent identiques. Seul leur arrangement ou leur état change.
Exemples : fusion, solidification, évaporation, dissolution du sucre dans l'eau.
Transformation chimique
Transformation chimique
Transformation où les molécules sont modifiées : des liaisons se cassent et de nouvelles se forment. On obtient de nouvelles substances.
Exemples : combustion, corrosion, cuisson d'un œuf.
Conservation de la matière : Dans une transformation chimique, les atomes ne disparaissent pas et ne se créent pas. Ils se réarrangent différemment.
La combustion
Combustion
Réaction chimique entre un combustible et un comburant (souvent le dioxygène), produisant de la chaleur et de la lumière.
EXEMPLE
Combustion du méthane : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
- Réactifs : méthane (CH₄) et dioxygène (O₂)
- Produits : dioxyde de carbone (CO₂) et eau (H₂O)
Compter les atomes
Dans une équation équilibrée, il y a autant d'atomes de chaque type avant et après la réaction.
EXEMPLE
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Vérifions :
- Carbone : 1 à gauche, 1 à droite ✓
- Hydrogène : 4 à gauche, 4 à droite (2×2) ✓
- Oxygène : 4 à gauche (2×2), 4 à droite (2+2) ✓
Exercices
-
Donne le symbole des éléments suivants : carbone, oxygène, fer, sodium.
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Dans la molécule C₂H₆O (éthanol), combien y a-t-il d'atomes de chaque type ?
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Dessine la molécule d'eau H₂O avec le code couleur conventionnel.
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La combustion du bois est-elle une transformation physique ou chimique ? Justifie.
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Équilibre cette équation : ... H₂ + ... O₂ → ... H₂O
Points clés à retenir
- Toute matière est faite d'atomes
- Symbole = 1 ou 2 lettres (majuscule puis minuscule)
- Molécule = groupe d'atomes liés
- Formule chimique : lettres (éléments) + indices (nombre d'atomes)
- H₂O = 2 H + 1 O / CO₂ = 1 C + 2 O
- Transformation physique : molécules conservées
- Transformation chimique : molécules modifiées, atomes conservés
Fiche de révision fournie gratuitement par Oz'Agir - L'éducation pour tous
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