Explication du phénomène Atomes et éléments chimiques

Illustration d'un atome

Au cœur de la matière, les atomes sont formés des mêmes minuscules particules qui déterminent leurs propriétés. Le nombre de ces particules diffère d’un atome à l’autre. Les atomes peuvent être stables, d'autres sont radioactifs : leur noyau, instable, dégage un trop-plein d’énergie sous la forme de rayonnements.

Qu’est-ce qu’un atome ?

Tous les objets du quotidien, de même que l’eau, l’air que nous respirons ou notre propre corps, constituent ce qu’on appelle la matière. En observant la matière de très près, on trouve des molécules plus ou moins complexes. Chacune de ces molécules est composée de plusieurs atomes dont la taille est inférieure à un dix millionième de millimètre (1/10 000 000e de mm).

Exemple :

La molécule de l’eau, que l’on note "H2O", compte deux atomes d’hydrogène (H) et un atome d’oxygène (O).

Chaque atome comprend un noyau autour duquel des électrons gravitent à très grande vitesse. Ce noyau est constitué de deux types de particules : les protons et les neutrons.

Des éléments chimiques par dizaines

 l'Iode possède 53 neutrons et le Carbone en possède 6

C'est le nombre de protons qui détermine les propriétés chimiques des atomes. Ainsi, les atomes ayant le même nombre de protons appartiennent à un même groupe appelé élément chimique. Il existe de nombreux éléments chimiques comme le chlore, le carbone, l’hydrogène, le calcium...

Exemple :

Un atome qui possède 53 protons est un atome d’iode, tandis qu’un atome qui en compte six est un atome de carbone.

 

Aujourd’hui, on connaît plus de 115 éléments chimiques dont 90 existent sur Terre à l’état naturel. Ces éléments sont classés dans le tableau périodique des éléments conçu par Mendeleïev.

Comment naît la radioactivité ?

 l'Iode 127 et l'Iode 129

Deux atomes peuvent avoir un même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons. Ce sont alors des isotopes. Certains isotopes ont un noyau instable : ils sont alors radioactifs.  

Les isotopes relèvent donc du même élément chimique mais ont des propriétés radiologiques différentes. 

Exemples :

L’iode 127, qui est stable, possède par exemple 53 protons et 74 neutrons alors que l’iode 129, radioactif, possède 53 protons et 76 neutrons. 

 

Ainsi, on distingue des isotopes stables, qui restent identiques à eux-mêmes indéfiniment, et des isotopes instables, aux propriétés radioactives. Cette instabilité peut être dûe à :

  • un trop grand nombre de particules,
  • un écart trop important entre le nombre de protons et de neutrons,
  • un trop plein d'énergie.

De ce fait, le noyau d'un atome instable corrige naturellement ces anomalies en se désintégrant et en émettant des rayonnements afin de devenir stable.

D’où vient le nom des éléments chimiques ?

L’appellation des éléments chimiques peut être inspirée par la mythologie (tantale, mercure) ou par la géographie (polonium, francium, europium). L’élément peut aussi porter le nom d’une couleur, à l’exemple du rubidium (du latin rubidius, "rouge foncé"). Parfois, un élément reçoit le nom d’un scientifique illustre : le curium et le fermium ont été baptisés ainsi en hommage au couple Curie et au physicien italien Enrico Fermi. Les éléments chimiques nouvellement découverts sont nommés par l’Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA). Le dernier élément découvert a été identifié en juin 2009. Il s’agit du copernicium, ainsi baptisé en l’honneur de l’astronome polonais Nicolas Copernic.