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La molécule : un ensemble d'atomes

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Objectifs

Définir et interpréter la formule chimique d'une molécule en termes atomiques.
Manipuler le modèle moléculaire.

Niveau préconisé : 4^e

Points clés

Lorsqu’au moins deux atomes s'associent, ils forment une molécule.
Une formule chimique renseigne sur la composition atomique d'une molécule.
Les formules chimiques des principales molécules sont :
- Dioxygène : O₂ ;
- Eau : H₂O ;
- Dioxyde de carbone : CO₂ ;
- Monoxyde de carbone : CO ;
- Méthane : CH₄.
Un atome est représenté par un symbole chimique. Il peut être modélisé par une sphère d’une couleur correspondante.
L’association des sphères colorées (atomiques) constituent les modèles moléculaires.

Pour bien comprendre

La molécule
L'atome

Lorsqu’au moins deux atomes s'associent, ils forment une molécule.

1. La formule chimique d'une molécule

À chaque molécule, on attribue une formule chimique.

Une formule chimique renseigne sur la composition atomique d'une molécule : elle permet de savoir de quels d'atomes la molécule est constituée et en quelle quantité.

Une molécule est électriquement neutre.

a. Écriture d'une formule chimique

Une formule chimique est écrite :

à partir du symbole de chaque sorte d’élément chimique présent dans la molécule ;
en ajoutant un indice. Cet indice est un nombre, noté en bas à droite du symbole de l’atome, qui indique le nombre de chaque sorte d'atome.

b. Formule chimique de quelques molécules

Exemple 1 : La molécule d'eau
La molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène (symbole H) et d'un atome d'oxygène (symbole O).
La formule chimique de l'eau est donc H₂O.
H est suivi de l'indice 2 donc chaque molécule d'eau comporte deux atomes d'hydrogène.
O n'est suivi d'aucun indice donc chaque molécule d'eau ne comporte qu'un atome d'oxygène.

La formule chimique de l'eau

Exemple 2 : La molécule du butane
La molécule de butane a pour formule C₄H₁₀.
Elle est constituée de 4 atomes de carbone et de 10 atomes d’hydrogène.

Remarque
Le nom d'une molécule permet parfois de connaitre sa composition et donc de déterminer sa formule chimique.

Exemple 3 : La molécule de dioxygène
Le préfixe « di » signifie deux. Une molécule de dioxygène est donc composée de deux atomes d'oxygène et sa formule est O₂.

c. Les principales formules chimiques

Les formules chimiques suivantes sont les plus fréquemment utilisées au collège.

Nom de la molécule	Formule chimique	Composition atomique
Diazote	N₂	2 atomes d'azote
Dioxygène	O₂	2 atomes d'oxygène
Eau	H₂O	2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène
Dioxyde de carbone	CO₂	1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène
Monoxyde de carbone	CO	1 atome de carbone et 1 atome d'oxygène
Méthane	CH₄	1 atome de carbone et 4 atomes d'hydrogène

2. Le modèle d'une molécule

Les molécules, qui sont des regroupements d’au moins deux atomes, peuvent être modélisées à l'aide de sphères colorées : c'est le modèle moléculaire.

a. Modèle moléculaire de quelques molécules

Exemple 1 : La molécule de dioxygène (O₂)
La molécule de dioxygène est constituée de deux atomes d'oxygène (dont le modèle est une boule rouge).
Le modèle moléculaire du dioxygène est une association de deux boules rouges :

Exemple 2 : La molécule d'eau (H₂O)
La molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène.
Le modèle moléculaire de l'eau est donc une association de deux boules blanches et d'une boule rouge :