Par Kevin Lee | Mis à jour le 24 mars 2022
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Un seul grain de sable contient environ 2,3 × 10 19 molécules de dioxyde de silicium (SiO₂). Bien que ce nombre soit stupéfiant, le grain contient encore plus d'atomes, puisque chaque molécule de SiO₂ est composée de trois atomes.
Les atomes sont les unités fondamentales de toutes les substances physiques. À l’intérieur d’un atome, vous trouverez un noyau composé de protons et de neutrons entouré d’un nuage d’électrons. Les protons portent une charge positive, les électrons une charge négative et les neutrons sont neutres. Lorsqu’un atome possède un nombre égal de protons et d’électrons, il est électriquement neutre. Chaque proton ou neutron est lui-même constitué de trois particules encore plus petites appelées quarks.
Lorsqu’un atome perd un ou plusieurs électrons, il devient chargé positivement; lorsqu'il gagne des électrons, il devient chargé négativement. Ces atomes chargés sont appelés ions. Parce que les ions portent une charge, ils se comportent différemment des atomes neutres dans les réactions chimiques. Par exemple, la queue ionique d'une comète, visible lorsque la lumière du soleil ionise les gaz dans sa coma, démontre la nature dynamique des espèces ioniques.
Une molécule est un groupe de deux atomes ou plus liés chimiquement. Les éléments, comme l'or ou l'hydrogène, sont composés d'un seul type d'atome, tandis que les composés sont constitués d'au moins deux éléments différents. Les formules chimiques révèlent la composition exacte d'une molécule :l'eau (H₂O) contient deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène. L’indice après le symbole d’un élément indique le nombre d’atomes de cet élément ; si aucun indice n'est présent, un seul atome est supposé.
Bien que les scientifiques n'aient catalogué que 109 éléments (le nombre est récemment passé à 118 selon l'IUPAC), plus de 13 millions de composés distincts ont été identifiés, illustrant les vastes possibilités combinatoires des liaisons atomiques.
Un isotope est une variante d’un élément qui diffère par son nombre de neutrons. Par exemple, l’isotope le plus courant de l’hydrogène (le protium) possède un proton et aucun neutron, mais ses formes plus lourdes – le deutérium (un proton, un neutron) et le tritium (un proton, deux neutrons) – introduisent des propriétés nucléaires différentes. Lorsqu'un noyau recherche la stabilité, il peut émettre des rayonnements ionisants, un phénomène central en chimie et physique nucléaires.