Prenons un objet matériel long de 1 mètre.
On le coupe en deux, et on a deux moitiés.
On prend une des deux moitiés, et on la coupe en deux à nouveau.
Et ainsi de suite...
Couperions-nous indéfiniment la longueur d'un objet, sans jamais
trouver une limite ? Non, et c'est ce que je vais vous expliquer.
Cette limite existe, et il faudra même seulement 33 coups
de ciseaux, sur une longueur initiale de 1 mètre, pour l'atteindre.
Cette limite c'est l'atome, du grec "atomos", signifiant "insécable",
ou "indivisible".
La matière est donc discontinue, mais cela, nous ne l'avons pas
toujours su. Autrefois, des croyances diverses fantasmaient sur la
nature de la matière, comme les 4 éléments (air, terre, eau, feu)
ou autres mythes qui expliquent l'univers.
Un atome est la plus petite unité de matière possible qui caractérise
un objet, sa masse, sa forme, son aspect, sa couleur, son éclat, etc...
Un atome est un corpuscule, une particule minuscule, que nous
pourrions nous représenter sous l'apparence d'une petite sphère,
mais ce n'est qu'une apparence, car la réalité est tout autre, et
la physique quantique décrit ces phénomènes.
Un atome est donc une particule, et sa taille vaut à peu près
un dizième de milliardième de mètre, c'est-à-dire qu'on peut
aligner environ dix millions d'atomes sur une longueur d'un millimètre.
Toute la matière existante est composée d'atomes, sous la forme
solide, liquide ou gazeuse. Les solides ont des atomes resserrés les uns
sur les autres, ils sont en contact. Les liquides ont des atomes un peu
plus libres, et les mouvements sont plus aisés. Les gaz ont des atomes
qui s'agitent dans tous les sens.
Les atomes sont classés selon leur masse et la quantité de particules
qu'ils contiennent eux-mêmes. Chaque atome est une sorte de boule
qui possède un noyau dense composé d'une grappe de protons
(particules chargées positivement) et de neutrons (particules neutres
électriquement). Le noyau est enveloppé d'un nuage d'électrons
(particules chargées négativement).
Le phénomène de l'électricité est décrit ainsi : ce sont des électrons
libres qui se déplacent dans une direction à travers un conducteur électrique. Les électrons transportent donc l'énergie électrique.
Le noyau atomique à lui seul contient 99.95 % de la masse totale de l'atome. Chaque atome est caractérisé par le numéro atomique, qui
est précisément le nombre de protons dans l'atome. La masse atomique
est le nombre de protons et de neutrons.
Dans un atome donné, un nombre donné de protons (rigoureusement
égal au nombre d'électrons) caractérise l'élément chimique.
Par exemple, un atome ayant un seul proton est un atome d'hydrogène,
deux protons c'est l'hélium, trois protons c'est le lithium... jusqu'à
92 protons qui est l'atome d'uranium.
Il existe 92 éléments chimiques naturels, et un complément d'atomes
artificiels créés par l'homme, comme le neptunium et le plutonium.
Quand deux éléments chimiques diffèrent par leur nombre de neutrons,
ce sont des isotopes. Par exemple, uranium 235 et uranium 238, les
nombres ci-joints sont les masses atomiques, les deux isotopes diffèrent
donc de 3 neutrons.
Les atomes ne sont pas isolés, ils peuvent former des liaisons chimiques,
pour engendrer ce sont appelle des corps composés, communément appelés molécules.
Par exemple, un corps comme l'eau est composé, il contient l'élément
hydrogène et l'élément oxygène. Une molécule est un groupe d'au moins
deux atomes qui forme des liaisons chimiques.
La chimie est l'étude des réactions entre les atomes, et les méthodes
pour fabriquer les composés chimiques, ou de séparer les éléments des
corps composés.
La chimie est une science et a commencé son essor vers le dix-huitième
siècle, quand la démarche expérimentale et rationnelle s'est mise en place.
Un principe simple caractérise les réactions chimiques :
la masse totale des corps qui ont servi à la réaction est égale
à la masse totale des corps qui ont été produits.
Bref, rien ne se perd, rien ne se crée, il n'y a donc pas de création
ni de destruction de la matière, mais d'une transformation de la matière.
Je vous présente ici l'une des réactions chimiques les plus simples.
C'est la formation de la molécule d'eau à partir des éléments simples
nécessaire à sa fabrication.
2 H2 + O2 -> 2 H2O
Explication de la réaction : nous disposons de deux gaz initiaux,
l'hydrogène et l'oxygène, nous les mélangeons, et nous les enflammons
avec une source d'énergie (étincelle, flamme), et la réaction se produit
de façon explosive (flamme bleue).
Nous constaterons dans l'équation chimique ci-dessus que l'hydrogène
est symbolisé par la lettre H et l'oxygène par la lettre O.
Le chiffre placé après un symbole chimique désigne le nombre
d'atome de l'élément donné au sein de la molécule. Le chiffre
placé devant la molécule ou l'atome désigne le nombre de molécules
ou d'atomes.
Nous observerons qu'il faudra 2 fois plus de molécules d'hydrogène
que de molécules d'oxygène pour fabriquer une molécule d'eau.
La chimie permet de calculer les masses des corps réactifs afin d'amorcer
la réaction. La masse atomique de la molécule d'hydrogène est
de 2 grammes par mole. La mole est une unité de mesure, c'est
le nombre d'Avogadro (nombre toujours fixe d'atomes dans un corps).
Une mole contient toujours 6.02 * 10^23 atomes ou molécules.
La masse atomique d'une molécule d'oxygène est de 32 grammes
par mole.
Alors maintenant, nous observerons que 4 grammes d'hydrogène
mélangé à 32 grammes d'oxygène pourront produire 36 grammes
de vapeur d'eau. Avec en prime une quantité de chaleur dégagée.
En allant plus loin, les atomes sont-ils finalement indivisibles
et insécables ? Non, on peut les casser en morceaux selon un
procédé nommé fission nucléaire. Le nucléaire concerne les noyaux
atomiques. Une particule comme un neutron ou un proton peut
rendre un noyau instable et celui-ci se fragmente en des éléments
plus légers en libérant une importante énergie nucléaire.
L'élément uranium 235 (un des isotopes) est fissile et peut servir à produire de l'énergie sous forme de chaleur, laquelle est reconvertie en électricité.
Le contraire de la fission est la fusion thermonucléaire, mais elle est plus
difficile à mettre en oeuvre : il faut une chaleur initiale de quelques
millions de degrés Celsius pour amorcer la fusion des noyaux atomiques,
les éléments légers comme l'hydrogène peuvent se transformer en hélium pour produire une énergie considérable. Le soleil est une sorte
de réacteur naturel de fusion thermonucléaire, comme toutes les
étoiles.
J'espère que ce petit cours de chimie vous aura été utile, et je
vous remercie de votre attention.
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Sujet: Tout sur la chimie 
Lun 6 Fév 2006 - 15:12
