C1. La matière
Qu’est-ce que la matière ? Comment peut-on la transformer ? La physique et la chimie répondent à ces très vastes questions.
La matière est quelque chose qui possède à la fois un volume et une masse. C’est cette propriété qui la caractérise.
Les atomes
- Notions d’atomes
- Constituants de l’atome, structure du noyau atomique
Qu’est-ce qu’un atome ?
Un peu d’histoire
À l’époque de la Grèce antique, les savants avaient deux hypothèses concernant la matière :
- La matière est une sorte de « pâte » que l’on peut découper à l’infini. Il n’existe pas de quantité minimale de matière.
- La matière est constitué de « grains minuscules ». La quantité minimale de matière est un de ces « grains » minuscules. C’est la théorie atomiste attribuée à Démocrite.
Bien plus tard, à la fin du XIXe siècle puis au début du XXe siècle, les savants auront la certitude que c’est l’hypothèse atomiste qui est la bonne (même si de nombreuses observations faites au XVIIe siècle et plus tard pointaient déjà vers cette hypothèse).
(460 av. J.-C. – 370 av. J.-C.)
Une définition simple
La matière ordinaire est constituée d’atomes. Vous pouvez vous imaginer un atome comme une toute petite bille de matière, très dure, dont la taille varie selon le « type » d’atome (nous reviendrons sur le sujet au paragraphe suivant).
Le mot atome vient du grec átomos, qui veut dire « qu’on ne peut pas couper ».
Les atomes sont les plus petites parties d'un élément (on reviendra sur ce mot dans le paragraphe suivant) qui gardent encore les propriétés de cet élément. Par exemple, un seul atome d'or est toujours de l'or, mais si on le « coupe » (ce qui demanderait une énergie énorme), il ne serait plus de l'or.
Taille d’un atome
Les atomes sont tellement petits qu’il est difficile de se représenter leur taille. Mais on va quand-même essayer de le faire. 😊
Imaginons une petite bille de fer de la taille d’un grain de sable, c’est-à-dire de 0,5 mm de diamètre. Imaginons que vous vouliez compter les atomes de fer qui le constituent, et que vous soyez capable de compter très très vite (1000 atomes par seconde).
Pour arriver à tous les compter, il vous faudrait presque 180 millions d’années. 😅
Constitution d’un atome
De quoi est fait un atome ?
Un atome contient un noyau. Autour de ce noyau, on trouve des électrons.
Le noyau d’un atome est lui-même constitué de deux types de particules : les protons et les neutrons. Ces deux types de particules sont appelées des nucléons.
Les électrons sont chargés négativement. Ils sont attirés par le noyau qui est chargé positivement. En fait, dans le noyau, ce sont les protons qui sont chargés positivement, les neutrons, comme leur nom l’indique, ne sont pas chargés – on dit qu’ils sont neutres.
Vous le savez, (ou pas ? 😏) les charges électriques opposées s’attirent : les électrons ⊖ sont attirés par les protons ⊕ du noyau.
Électroneutralité de l’atome
La charge ⊕ de chaque proton contenu dans le noyau est compensée par la charge ⊖ de chaque électron autour du noyau. Et comme dans un atome, il y a autant d’électrons que de protons, ça signifie qu’un atome est électriquement neutre.
Masse et taille du noyau atomique
Les électrons sont presque 2 000 fois plus légers que les nucléons (c’est-à-dire que les protons et les neutrons). Les protons et les neutrons ont approximativement la même masse. Ça veut dire que quasiment toute la masse d’un atome est concentrée dans son noyau.
Mais ce n’est pas tout. Le noyau d’un atome est aussi beaucoup beaucoup plus petit que l’atome lui-même. Il est en fait environ 100 000 fois plus petit que l’atome (qui est déjà très très petit 😏).
Synthèse du paragraphe
Dans le paragraphe que vous venez de lire, il y a pas mal d’informations. Vous allez en faire une synthèse sous forme de schéma.
Correction
Voici une proposition de correction. Cette synthèse fait apparaître le minimum qui doit figurer sur la vôtre.