Matière : atomes, éléments et molécules

1. Matière

1.1 Définition

• La matière est le constituant de tout corps qui occupe un espace et possède un poids

1.2 Etats de la matière

• La matière se présente sous 3 états :
  • Etat solide
  • Etat liquide
  • Etat gazeux

• Le passage de la matière d'un état à un autre est fonction de l'énergie qui permet de modifier la matière

1.3 Composition de la matière

• La matière est composée d'unités de base appelées atomes

2. Atomes

2.1 Définition

L'atome est la plus petite unité de base de la matière, à l'état électriquement neutre, susceptible d'entrer dans les combinaisons chimiques, c'est-à-dire des molécules.

2.2 Composition

• Un atome a une charge électrique neutre et est composé de 3 sortes de particules élémentaires :
  • Noyau : composé de 2 sortes de particules élémentaires, a une charge électrique positive
    • Proton (p⁺) : charge électrique positive (+)
    • Neutron (n⁰) : charge électrique nulle (0)
  • Electron (e^-) : charge électrique négative (-)
    • En orbite autour du noyau

3. Eléments chimiques

3.1 Définition

• Un élément est une substance composée d'une seule sorte d'atomes que l'on ne peut pas séparer
• Un élément est donc un atome unique ou des atomes identiques liés chimiquement ensemble

• Il existe 112 éléments :
  • 92 éléments naturels
  • 20 éléments artificiels

3.1 Identification des éléments

3.1.1 Ecriture symbolique

• Les éléments chimiques sont identifiés par 3 critères :
  • Numéro atomique :
    • Nombre de protons du noyau de l'atome
    • Noté Z
  • Nombre de masse :
    • Somme des masses des protons et des neutrons du noyau
    • Noté A
  • Masse atomique :
    • Moyenne des masses relatives de tous les isotopes (atomes dont le nombre de protons est identique mais dont le nombre des neutrons est différent) d'un élément

• Ecriture symbolique d'un éléments chimiques : ^A_ZX
  • A : nombre de masse (protons + neutrons)
  • Z : numéro atomique (protons)
  • X : symbole de l'élément

3.3 Eléments du corps humain

• Oxygène
  • ¹⁶₈O
  • 65 % de la masse corporelle

• Carbone
  • ¹²₆C
  • 18 % de la masse corporelle

• Hydrogène
  • ¹₁H
  • 10 % de la masse corporelle

• Azote
  • ¹⁴₇N
  • 3 % de la masse corporelle

• Calcium
  • ^40,1₂₀Ca
  • 1,5 % de la masse corporelle

• Phosphore
  • ³¹₁₅P
  • 1 % de la masse corporelle

• Potassium
  • ^39,1₁₉K
  • 0,4 % de la masse corporelle

• Soufre
  • ^32,1₁₆S
  • 0,3 % de la masse corporelle

• Sodium
  • ²³₁₁Na
  • 0,2 % de la masse corporelle

• Chlore
  • ^35,5₁₇Cl
  • 0,2 % de la masse corporelle

• Magnésium
  • ^24,3₁₂Mg
  • 0,1 % de la masse corporelle

• Iode
  • ^126,9₅₃I
  • 0,1 % de la masse corporelle

• Fer
  • ^55,8₂₆Fe
  • 0,1 % de la masse corporelle

• Cuivre
  • ^63,5₂₉Cu
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Zinc
  • ^65,4₃₀Zn
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Sélénium
  • ⁷⁹₃₄Se
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Molybdène
  • ^95,9₄₂Mo
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Fluor
  • ¹⁹₉F
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Manganèse
  • ^A_ZMn
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Cobalt
  • ^54,9₂₅Co
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Lithium
  • ^6,9₃Li
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Silicium
  • ^28,1₁₄Si
  • < 0,01 % de la masse corporelle

• Chrome
  • ⁵²₂₄Cr
  • < 0,01 % de la masse corporelle

4. Molécules

4.1 Définition

Une molécule est un assemblage d'au moins deux atomes, unis par des liaisons chimiques.

4.2 Molécules du vivant

• Molécules inorganiques :
  • Eau
  • Sels minéraux
• Molécules organiques :
  • Glucides
  • Lipides
  • Protéines
  • Acides nucléiques

4.3 Liaisons chimiques

• 3 liaisons chimiques :
  • Liaison ionique :
    • Echange d'électrons entre les atomes qui forme des particules appelées ions (particules chargées électriquement
      • Ion : atome qui gagne ou perd un ou plusieurs électrons
      • Anion : atome qui gagne un ou plusieurs électrons, chargé négativement
      • Cation : atome qui perd un ou plusieurs électrons, chargé positivement
  • Liaison covalente :
    • 2 atomes partagent deux électrons
  • Liaison hydrogène :
    • Interaction qui s'établit entre un atome d'hydogène lié par une liaison covalente à un atome électronégatif, et un autre atome électronégatif

5. Réactions chimiques

5.1 Définition

• Une réaction chimique est la transformation de substances chimiques en d'autres substances chimiques, qui implique une modification des liaisons chimiques

5.3 Equation chimique

• L'équation chimique est une représentation d'une réaction chimique :
  • Réactifs + Réactifs -> Produits

• Exemple du chlorure de sodium :
  • Sodium + Chlore -> Chlorure de sodium
  • Na + Cl -> NaCl

5.3 Classification des réactions chimiques

• 3 principaux types de réactions chimiques :
  • Réaction de synthèse
  • Réaction de dégradation
  • Réactions d'échange

• Réaction de synthèse :
  • Deux ou plusieurs atomes ou molécules se combinent pour former une nouvelle molécule
  • A + B -> AB

• Réaction de dégradation :
  • Une molécule se sépare en deux ou plusieurs atomes ou molécules
  • AB -> A + B

• Réaction d'échange :
  • Deux ou plusieurs atomes ou molécules échange leurs composants
  • AB + CD -> AC + BD