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L'atome : un modèle pour comprendre la réaction chimique

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Objectif

Du V^e siècle av. J.-C. à nos jours, les hommes ont cherché à percer le secret de la matière, mais paradoxalement, la notion d'atome est apparue bien vite.
En quoi cette notion permet-elle d'expliquer une réaction chimique en détail ?

1. Aspect historique de la notion d'atome

Entre le V^e et le I^er siècle av. J.-C., les philosophes grecs Empedocle d'Agrigente, Democrite, Leucippe et Epicure pensent que toute matière doit être assimilée à une étendue de sable, et donc que chaque matière peut être réduite en d'infimes grains incassables qu'ils nomment atomos (indivisible en grec). Cependant, cette hypothèse révolutionnaire fait bien peu d'émules, car elle n'est pas vérifiable. Cette théorie ne sera réintroduite qu'aux XVIII^e et XIX^e siècle par le Français Lavoisier et l'Anglais Dalton. Il est alors à l'époque facile d'expliquer les réactions chimiques comme des réarrangements d'atomes entre molécules.

2. Généralités sur les atomes

Toute matière est donc constituée d'une infinité d'atomes.
Les atomes sont assimilés à des sphères de l'ordre du nanomètre (1 nm = 10^-9 m).

Chaque atome est associé à un symbole chimique et se représente par une sphère colorée. L'homme en a recensé 118 différents que le physicien russe Mendeleïev a classé dans un tableau selon un ordre bien précis au début du XX^e siècle.

Exemples d'atomes :

Nom	Symbole	Représentation
Oxygène	O
Hydrogène	H

3. Assemblage d'atomes

Lorsque plusieurs atomes se lient entre eux, ils forment une molécule. À chaque molécule, on attribue une formule chimique. Une représentation à l'aide des sphères colorées peut alors être réalisée, c'est le modèle moléculaire.

Exemple 1 : L'eau est composée de molécules d'eau (assemblage d'1 atome d'oxygène et de 2 atomes d'hydrogène). Sa formule est H₂O :

Exemple 2 : CH₄, un autre exemple d'assemblage d'atomes

4. Les atomes et la transformation chimique

Lorsqu'un expérimentateur réalise une transformation chimique, il utilise des réactifs et fabrique des produits. Chaque réactif et chaque produit est constitué d'un type d'atome ou d'un assemblage d'atomes. Il est donc facile de « résumer » la réaction en faisant un bilan appelé équation de la réaction. La transformation chimique implique la réorganisation des atomes présents dans les réactifs sous forme d'une ou de plusieurs molécules différentes dans les produits.

Exemple :
Lorsqu'on brule du charbon de bois (constitué d'atomes de carbone C) dans le dioxygène de l'air (O₂), on fabrique du dioxygène de carbone (CO₂)

Équation de la réaction : C + O₂ → CO₂

L'essentiel

Un atome est représenté par un symbole chimique et modélisé par une sphère colorée.

Lorsque plusieurs atomes se lient entre eux, ils forment une molécule.

Une molécule est représentée par une formule chimique qui indique le nom et le nombre des atomes qui la constituent. Elle est modélisée grâce au modèle moléculaire.

Au cours d'une transformation chimique, les atomes des réactifs se réarrangent pour former les molécules des produits.

Une transformation chimique est donc un réarrangement d'atomes.

On traduit une transformation chimique par une équation de réaction.

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