La molécule

A partir de l'atome

La matière est formée d'atomes minuscules, qui s'agitent et s'entrechoquent à un rythme extrêmement élevé. Les atomes ne sont pas tous identiques. Ils se distinguent principalement par leur taille: ils ont des noyaux plus on moins gros, car formés d'un plus ou moins grand nombre de particules appelées protons (les protons sont flanqués d'un nombre approximativement égal de neutrons).

A chaque nombre de protons, entre 1 et 106 (ou plus), correspond un corps simple différent, possédant des propriétés particulières .

Le noyau ne suffit pas à l'équilibre de l'atome: cet équilibre est assuré par la présence d'électrons, en nombre égal à celui des protons. C'est un équilibre en mouvement: les électrons tournent autour du noyau à une très grande vitesse. De plus, les électrons sont environ mille fois plus légers que les protons. La force qui les retient autour des protons est appelée force (on interaction) électromagnétique: on dit que les protons ont une charge positive (+) et que les électrons ont une charge négative (-). Les charges de signes opposés (+ et -) s'attirent, les charges de signes identiques se repoussent.

Les électrons ne tournent pas en désordre autour du noyau d'un atome: ils sont disposés en couches et sous-couches, selon une règle précise. Cette règle n'est pas simple, mais elle a une conséquence simple, qui est importante: parmi les corps usuels, les plus stables sont ceux qui ont huit électrons dans leur couche externe.

Les atomes des corps simples ont tendance à donner, à recevoir ou à partager un ou plusieurs électrons de telle manière que leur couche externe en ait huit.
Si sa couche externe est de un électron, un atome aura tendance à le perdre (ou à le partager). Ainsi, sa nouvelle couche externe sera la couche immédiatement inférieure, qui est complète (car on peut voir les couches comme s'empilant les unes sur les autres).
Si sa couche externe est de sept électrons, il tendra à en recevoir un (éventuellement en partage). Et ainsi de suite pour les atomes ayant 2, 3, ... 6 électrons dans leur couche externe.

Un atome dont la couche externe a été gonflée d'un ou plusieurs électrons est appelé ion négatif. Un atome dont la couche externe a été dégarnie d'un ou plusieurs électrons est appelé ion positif.

Habituellement, les atomes ne se trouvent pas à l'état d'ions, car si cela peut porter à huit le nombre d'électrons de leur couche externe, par contre cela les rend électriquement chargés: ils ont gagné ou perdu des électrons (négatifs), mais leur nombre de protons (positifs) n'a pas changé.

Les atomes sont donc partagés entre deux tendances: être électriquement neutres (avoir autant d'électrons que de protons) et compter huit électrons dans leur couche externe.

Pour concilier ces deux tendances, les atomes peuvent s'assembler. On dit qu'ils forment des molécules. Cet assemblage peut s'effectuer de deux manières.

Première manière: partage d'électrons

Le partage d'électrons se pratique par exemple dans le cas de la molécule d'oxygène. L'atome d'oxygène possède six électrons dans sa couche externe; si deux atomes d'oxygène mettent en commun chacun deux électrons de cette couche, ils se donnent l'illusion d'en posséder chacun huit.

Ainsi se forme la molécule d'oxygène, composée de deux atomes.

Cette manière de s'assembler est appelée, en chimie, liaison covalente. Les molécules ainsi formées sont stables: elles peuvent néanmoins s'associer avec d'autres pour former des composés plus stables encore.

Seconde manière: cession d'électrons

Si un atome a peu d'électrons dans sa couche externe, il peut les céder à un autre qui en a besoin pour compléter sa couche externe. Le premier atome vide ainsi sa couche externe. La couche immédiatement inférieure, complète, devient alors sa couche externe. Evidemment, cette cession d'électrons modifie la charge électrique de chacun des deux atomes. Une liaison de ce type est appelée liaison ionique.

Exemple

Un atome de Sodium (Na), qui n'a qu'un seul électron dans sa couche externe, le cède à un atome de Chlore (Cl) qui en a sept. La couche externe de chacun d'eux possède désormais huit électrons. Mais Na compte désormais 11 protons pour 10 électrons. Il est chargé positivement: Na est devenu Na⁺. De même, Cl est devenu Cl^-.

Les deux ions ainsi formés, étant de charges opposées, s'attirent mutuellement pour former la molécule bien connue: NaCl (chlorure de sodium, ou sel de cuisine).

Vu la nature électrique de l'attraction qui fonde cette molécule, on peut deviner qu'elle se divisera aisément sous l'influence de l'électricité.