Le cours
1. L'atome
Toute la matière est constituée d'atomes, des particules extrêmement petites (environ un dixième de milliardième de mètre). Un atome est formé d'un noyau central — contenant des protons (chargés positivement) et des neutrons (neutres) — autour duquel se déplacent des électrons (chargés négativement).
Le noyau est minuscule mais concentre presque toute la masse ; les électrons occupent un vaste espace autour. Un atome est globalement neutre : il possède autant d'électrons (charges −) que de protons (charges +), qui se compensent exactement.
Exemple : l'atome d'hydrogène, le plus simple, a 1 proton et 1 électron. L'atome de carbone en a 6 de chaque.
Un atome : un noyau (protons + neutrons) entouré d'électrons ; il est globalement neutre.
2. Les molécules
Les atomes peuvent se lier entre eux pour former des molécules. Une molécule est un assemblage de plusieurs atomes. On la représente par une formule chimique indiquant les atomes présents et leur nombre (en indice).
Exemples : la molécule d'eau (H₂O) contient 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène ; le dioxygène (O₂) contient 2 atomes d'oxygène ; le dioxyde de carbone (CO₂) contient 1 carbone et 2 oxygènes ; le méthane (CH₄) contient 1 carbone et 4 hydrogènes.
Le chiffre en indice indique le nombre d'atomes de l'élément qui le précède. Ces mêmes atomes, assemblés différemment, forment des substances très différentes.
L'eau (H₂O) = 2 atomes d'hydrogène + 1 atome d'oxygène.
3. Les ions
Un atome (ou un groupe d'atomes) peut gagner ou perdre un ou plusieurs électrons : il devient alors un ion, chargé électriquement. S'il perd des électrons, il a plus de charges + que − : c'est un ion positif (cation), noté par exemple Na⁺. S'il gagne des électrons, c'est un ion négatif (anion), noté par exemple Cl⁻.
Exemples courants : l'ion sodium Na⁺, l'ion chlorure Cl⁻, l'ion cuivre Cu²⁺, l'ion hydrogène H⁺.
Les ions sont très présents dans les solutions (l'eau salée contient Na⁺ et Cl⁻) et expliquent notamment pourquoi certaines solutions conduisent le courant électrique.
L'atome de sodium qui perd un électron devient l'ion sodium Na⁺ (positif).
4. Symboles et formules
Chaque élément chimique a un symbole international : H pour l'hydrogène, O pour l'oxygène, C pour le carbone, N pour l'azote, Na pour le sodium, Cl pour le chlore, Fe pour le fer, Cu pour le cuivre.
La première lettre est toujours une majuscule ; la seconde, s'il y en a une, est une minuscule (attention : « Co » le cobalt ≠ « CO » le monoxyde de carbone).
Ces symboles servent à écrire les formules des molécules (H₂O, CO₂) et les équations des réactions chimiques. C'est le langage universel de la chimie : un chimiste japonais et un chimiste français écrivent H₂O de la même façon.
Symboles : H (hydrogène), O (oxygène), C (carbone), Na (sodium).
Pour approfondir ce chapitrefacultatif
Définitions clés
- Atome
- Le constituant de base de la matière, extrêmement petit. Chaque atome correspond à un élément chimique (hydrogène, oxygène…).
- Molécule
- Un assemblage de plusieurs atomes liés entre eux (l'eau, H₂O, est une molécule).
- Ion
- Un atome (ou groupe d'atomes) qui a gagné ou perdu des électrons : il porte alors une charge électrique.
- Élément chimique
- Un type d'atome, désigné par un symbole : H (hydrogène), O (oxygène), C (carbone), Na (sodium)…
Explications détaillées
Toute la matière est faite d'atomes
Tout ce qui nous entoure — l'air, l'eau, notre corps, les objets — est constitué d'atomes, invisibles tant ils sont petits. Il existe une centaine d'éléments chimiques différents, chacun avec son symbole.
Les atomes s'assemblent pour former des molécules. Une formule chimique indique quels atomes composent une molécule et en quelle quantité.
Des molécules et des ions
Dans la molécule d'eau, H₂O, les indices indiquent le nombre d'atomes : 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène.
Un ion, lui, est un atome qui a gagné ou perdu des électrons et porte donc une charge : positive (comme Na⁺) ou négative (comme Cl⁻). Les ions expliquent, par exemple, pourquoi l'eau salée conduit le courant.
Méthode pas à pas
Lire une formule chimique
- Repérer les symboles des éléments présents (H, O, C…).
- Lire les indices en bas à droite : ils donnent le nombre d'atomes.
- Un symbole sans indice signifie un seul atome.
- En déduire la composition de la molécule.
Exemple corrigé pas à pas
Analyser la molécule de dioxyde de carbone
Quels atomes composent la molécule de CO₂, et en quelle quantité ?
- Les symboles : C (carbone) et O (oxygène).
- C n'a pas d'indice : il y a 1 atome de carbone.
- O porte l'indice 2 : il y a 2 atomes d'oxygène.
- Conclusion : CO₂ est formée de 1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène.
Erreurs fréquentes à éviter
- Confondre atome et molécule.L'atome est le constituant de base ; la molécule est un assemblage de plusieurs atomes.
- Penser qu'un ion est neutre.Un ion porte une charge électrique (positive ou négative), car il a gagné ou perdu des électrons.
- Croire que les atomes sont visibles à l'œil.Les atomes sont extraordinairement petits, bien au-delà de ce que l'œil peut voir.
Pour aller plus loin
Le tableau périodique des éléments
Tous les éléments chimiques connus sont rassemblés dans le tableau périodique, imaginé par Mendeleïev au XIXᵉ siècle. Avec seulement une centaine d'éléments, la nature construit l'infinie variété de la matière — des étoiles aux êtres vivants. Comprendre les atomes, c'est comprendre de quoi tout est fait.
Ce qu'il faut absolument retenir
Ce qu'il faut absolument retenir
- La matière est constituée d'atomes : un noyau (protons positifs + neutrons neutres) entouré d'électrons négatifs.
- Un atome est globalement neutre (autant de protons que d'électrons).
- Une molécule est un assemblage d'atomes, représenté par une formule (l'eau : H₂O).
- Un ion est un atome (ou groupe d'atomes) qui a gagné ou perdu des électrons : positif (perte) ou négatif (gain).
- Chaque élément a un symbole (H, O, C, Na) ; ces symboles servent à écrire formules et équations.
Vérifie ta compréhension
Exercice 1Que contient le noyau d'un atome ?
Le noyau contient des protons (positifs) et des neutrons (neutres) ; les électrons sont autour.
Exercice 2Combien d'atomes contient une molécule d'eau (H₂O) ?
H₂O contient 3 atomes : 2 d'hydrogène et 1 d'oxygène.
Exercice 3Un atome qui perd un ou plusieurs électrons devient…
En perdant des électrons (négatifs), l'atome devient un ion positif.
Exercice 4Un atome est globalement neutre car il a autant de protons que d'électrons.
Vrai : les charges positives (protons) et négatives (électrons) se compensent, l'atome est neutre.
Exercice 5Explique la différence entre un atome et un ion.
Un atome est globalement neutre (autant de protons que d'électrons). Un ion est un atome (ou un groupe d'atomes) qui a gagné ou perdu des électrons : il porte alors une charge électrique (positive s'il a perdu des électrons, négative s'il en a gagné).
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