Pressentie dès le Vème siècle Avant. J.C par Démocrite, l'existence de l'atome demeure jusqu'au XIXème siècle du domaine des hypothèses. En \( 1808 \) et à partir d'expériences menées sur les gaz, Dalton énonça les fondements de la théorie atomique.
L’atome a été longtemps considéré comme le plus petit constituant indivisible de la matière.
Toutefois, les atomes ne pouvant être vus ni détectés expérimentalement, ils ne purent être mis en évidence. Aujourd’hui, grâce aux appareils de l'optique moderne, les atomes sont devenus une réalité observable.
- Cet article porte sur la constitution de la matière.
- Nous commencerons par expliquer la définition de la matière.
- Nous aborderons ensuite la constitution de la matière.
- Nous examinerons ensuite les atomes, les molécules et les ions.
- Nous examinerons la quantité de matière.
- Enfin, nous discuterons la matière organique.
Matière : définition
La matière se trouve partout. Elle constitue la totalité des choses que nous utilisons et tous les êtres vivants qui nous entourent.
La matière est toute substance qui a une masse et occupe l'espace en ayant un volume.
La matière peut se présenter sous la forme d'un corps pur. Les corps purs sont soit des corps simples, soit des corps composés. Les constituants des corps simples et composés sont des atomes, des ions et des molécules. Les chimistes ont élaboré et utilisé une façon de nommer les composés en fonction de leurs éléments constitutifs, et en fonction de la façon dont les atomes des éléments se combinent entre eux pour former ces composés.
Matière : constitution
Comme la majeure partie de la matière qui nous entoure, l'eau est l'ensemble de petites particules (les molécules), elles- mêmes constituées de particules plus petites (les atomes).
Les atomes, molécules et ions sont les pierres de construction des corps simples et des corps composés.
Les atomes d'un élément contiennent un nombre bien défini de protons dans leur noyau.
Les molécules sont des groupes d'atomes combinés. Les ions sont classes en ions monoatomiques et polyatomiques.
Atome
Tout ce qui existe dans le monde entier est constitué de petites particules appelées atomes. Les atomes sont si petits que leur rayon n'est que de \( 0,1 nm \) , soit \( 100 000 000 \) fois plus petit qu'un centimètre ! Ces atomes sont en fait constitués de particules encore plus petites.
Un atome est la plus petite partie d'un élément qui conserve l'identité chimique de cet élément.
Les atomes sont constitués d'électrons, de protons et de neutrons, que l'on appelle des particules subatomiques ou particules élémentaires.
Fig.1- L'atome.
Il existe différents types d'atomes appelés éléments.
Passons en revue chaque particule élémentaire en détail, puis nous pourrons comparer leurs principales caractéristiques.
Si c'est la première fois que tu rencontres l'atome, nous te conseillons de te rendre sur la page composition d'un atome pour une étude plus détaillée.
Protons
Les protons sont des particules subatomiques chargées positivement qui font partie du noyau. Leur charge est égale en magnitude à celle d'un électron, mais de signe opposé. Par conséquent, la charge d'un proton est de \( +1,602 \times 10^{-19} \) coulombs.
Les protons sont \( 1 835 \) fois plus lourds que les électrons et contribuent à la masse de l'atome. La masse d'un proton est de \( 1,67262 \times 10^{-27} kg \) .
Neutrons
Les neutrons sont neutres. Ils n'ont pas de charge électrique.
La masse du neutron est de \( 1,674 \times 10^{-27} kg \) , légèrement supérieure à celle du proton. Les protons et les neutrons contribuent ensemble à la masse maximale de l'atome.
Les protons et les neutrons sont appelés "nucléons" car ils résident dans le noyau.
Lorsque nous écrivons la charge et la masse des particules subatomiques, nous indiquons leurs masses relatives plutôt que leur masse réelle.
Sais-tu que les protons et les neutrons sont divisibles ? Ils sont constitués de particules plus petites appelées quarks et gluons. Les protons sont constitués de trois quarks qui contribuent à leur masse, tandis que les gluons lient les quarks entre eux. On dit des gluons qu'ils ont une masse négligeable. On les appelle souvent des particules sans masse.
Électrons
Les électrons sont chargés négativement et tournent autour du noyau dans des orbites spécifiques, tout comme les planètes tournent autour du soleil.
La charge d'un électron est de \( -1,602 \times 10^{-19} \) coulombs et sa masse est de \( 9,109 \times 10^{-31} kg \) . Comme tu peux le constater, la masse d'un électron est négligeable, il ne contribue pas à la masse de l'atome.
Les électrons jouent un rôle important dans les réactions chimiques. Le transfert et le partage des électrons d'un atome à l'autre entraînent la formation de liaisons. Lorsque de nouvelles liaisons sont formées, de nouvelles substances sont générées.
Les électrons sont attirés par le noyau mais ne tombent pas dans le noyau. Ils sont retenus par la force d'attraction électrostatique entre les électrons et les protons. Ceci nous amène à la prochaine particule subatomique...
Rassemblons tout ce que nous avons appris jusqu'à présent.
Particule subatomique | Charge réelle | Charge relative | Masse réelle | Masse relative |
| Électron | \( -1,602 \times 10^{-19} \) coulombs | \( -1 \) Négative | \( 9,109 \times 10^{-31} kg \) | $$ \frac {1}{1835}$$ |
| Proton | \( +1,602 \times 10^{-19} \) coulombs | \( +1 \) Positive | \( 1,672 \times 10^{-27} kg \) | 1 |
| Neutron | Zéro | Zéro Neutre | \( 1,674 \times 10^{-27} kg \) | 1 |
Molécule
Dans les corps composés et un certain nombre d'éléments, les atomes sont liés entre eux pour former des molécules.
Une molécule est l'assemblage chimique de deux ou plusieurs atomes.
Tu peux en savoir plus sur la molécule dans notre article sur la molécule.
Ion
Un ion est un atome, ou un groupe d'atomes combines, qui possède une charge électrique.
Un ion chargé positivement est appelé cation. Il est créé quand un atome neutre perd un ou plusieurs électrons Un ion chargé négativement est appelé anion. Il est créé quand un atome neutre gagne un ou plusieurs électrons.
Quantité de matière
La quantité de matière \( (n) \) désigne le nombre de particules ou d'entités élémentaires dans un échantillon. Elle est également appelée quantité chimique.
L'unité pour la quantité de matière est la mole.
Une entité élémentaire est la plus petite quantité d'une substance qui peut exister. Les entités élémentaires peuvent être des atomes, des molécules, des ions ou des électrons.
Lorsque tu parles d'une quantité de matière, tu dois préciser quelle entité élémentaire est concernée. Par exemple, prenons l'élément oxygène.
Tu pourrais supposer que l'entité élémentaire d'une quantité d'oxygène est l'atome d'oxygène \( - O \) . Cependant, à température et pression normales, deux atomes d'oxygène se combinent en oxygène moléculaire \( O_2 \) . Cela signifie que l'entité élémentaire de l'oxygène est \( O_2 \) .
Lorsque nous parlons de la quantité de matière des composés covalents, nous entendons leur formule moléculaire. Pour les composés ioniques, nous entendons leur unité de formule.
Fig.2- L'oxygène est une particule diatomique.
L'oxygène est une particule diatomique. Il existe en paires, donc l'entité élémentaire de l'oxygène est \( O_2 \) .
Si c'est la première fois que tu rencontres la quantité de matière, nous te conseillons de te rendre sur la page quantité de matière pour une étude plus détaillée.
Matière organique
Dans le monde, il existe deux types de matières : organiques et inorganiques. Les matières organiques se comptent par millions, et ils sont tous basés sur des atomes de carbone liés de manière covalente à d'autres éléments. Contrairement aux composés inorganiques, qui sont des composés contenant l'un des autres éléments du tableau périodique.
Les êtres vivants sont à la fois constitués de molécules minérales (inorganiques) et de molécules organiques.
De quoi se compose la matière organique ?
Matière organique : composition
La matière organique est caractérisée dans le monde vivant puisqu'elle ne se trouve pas dans le monde inerte.
La matière organique contient des molécules constituées de carbone lié de manière covalente à d'autres atomes, généralement l'hydrogène, l'oxygène et l'azote.
Ces atomes sont regroupés et constituent les molécules caractéristiques de la matière organique.
Toutes les molécules organiques sont basées sur l'élément carbone. C'est pourquoi nous pouvons qualifier la matière organique de matière carbonée.
Constitution de La Matière - Points clés
- La matière se trouve partout. Elle constitue la totalité des choses que nous utilisons et tous les êtres vivants qui nous entourent.
- Atomes et molécules sont les constituants de l'ensemble de la matière.
- Un atome est la plus petite partie d'un élément qui conserve l'identité chimique de cet élément.
- Une molécule est un groupement neutre d'atomes qui agit en tant qu'entité à part entière.
- Un ion est un atome, ou un groupe d'atomes combines, qui possède une charge électrique.
- La quantité de matière (n) désigne le nombre de particules ou d'entités élémentaires dans un échantillon. Elle est également appelée quantité chimique.
- La matière organique est caractérisée dans le monde vivant puisqu'elle ne se trouve pas dans le monde inerte.
- La matière organique contient des molécules constituées de carbone lié de manière covalente à d'autres atomes, généralement l'hydrogène, l'oxygène et l'azote.
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