Physique-Chimie · 4ᵉ

Des atomes à la molécule

Physique-Chimie 4ᵉ Le modèle de l'atome et de la molécule

Dans le laboratoire cosmique, deux petites sphères blanches dérivent vers une grosse sphère rouge… et clic : les trois s’accrochent. Une molécule d’eau vient de naître sous tes yeux. Comment quelques atomes deviennent-ils une molécule — et comment sa formule la raconte-t-elle ?

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En une phrase

Une molécule, c'est plusieurs atomes accrochés ensemble. Si on assemble les mêmes atomes de la même manière, on obtient toujours la même molécule. Exemples : l'eau, le dioxyde de carbone, le dioxygène, le méthane. Un peu de matière contient des milliards de molécules toutes identiques.

L'idée à retenir

Une MOLÉCULE est un assemblage d’atomes liés entre eux. Ce qui la définit, c’est sa « recette » : la nature et le nombre de ses atomes. La même recette donne toujours la même molécule, donc la même substance. Sa formule l’écrit en une ligne : les lettres disent quels atomes, les indices les COMPTENT (H₂O = 2 H + 1 O). Recettes à connaître : l’eau H₂O, le dioxyde de carbone CO₂ (1 C + 2 O), le dioxygène O₂ (2 O), le méthane CH₄ (1 C + 4 H). Et une substance, c’est des milliards de milliards de molécules identiques.

Comment ça marche, étape par étape

  1. L’ASSEMBLAGE — deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène se rapprochent… et des LIAISONS les attachent : une molécule d’eau est née. Une molécule est exactement cela : plusieurs atomes liés ensemble. Sa recette — 2 H + 1 O — la définit : refais la même recette n’importe où, tu obtiens la même molécule, donc la même substance.
  2. LA LECTURE — la formule H₂O raconte la molécule en une ligne. La lettre H dit « hydrogène », et le petit 2 en indice COMPTE : deux atomes H. La lettre O sans chiffre = un seul atome d’oxygène. La formule chimique compte les atomes de chaque sorte : c’est la carte d’identité de la molécule.

Comprendre

Les atomes ne restent pas toujours isolés : très souvent, ils se lient entre eux pour former des assemblages appelés molécules. Une molécule est donc un assemblage d'atomes liés les uns aux autres. Ce qui définit une molécule, c'est la nature des atomes qui la composent et leur nombre : c'est un peu comme une recette.

Avec deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène, on obtient une molécule d'eau ; avec un atome de carbone et deux d'oxygène, une molécule de dioxyde de carbone ; avec deux atomes d'oxygène, une molécule de dioxygène (le gaz que l'on respire) ; avec un atome de carbone et quatre d'hydrogène, une molécule de méthane (le gaz de ville). La règle est importante : la même recette donne toujours la même molécule. Deux molécules faites des mêmes atomes assemblés de la même façon sont identiques et correspondent à la même substance.

Enfin, il faut avoir en tête les nombres : dans un échantillon de matière, même minuscule, il n'y a pas quelques molécules mais des milliards de milliards de molécules toutes identiques. Une substance moléculaire (l'eau, par exemple) est donc un immense empilement de molécules semblables, chacune faite du même assemblage d'atomes.

Le cours

Une molécule est un assemblage d'atomes liés entre eux. Les atomes qui la composent et leur nombre déterminent la molécule : deux molécules constituées des mêmes atomes, assemblés de la même manière, sont identiques. On peut voir la molécule comme une « recette » d'atomes.

Quelques exemples courants au collège : la molécule d'eau est formée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène ; la molécule de dioxyde de carbone, d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène ; la molécule de dioxygène, de deux atomes d'oxygène ; la molécule de méthane, d'un atome de carbone et de quatre atomes d'hydrogène. Il faut retenir qu'une même recette d'atomes donne toujours la même molécule, donc la même substance. Par ailleurs, la matière contient un nombre gigantesque de molécules : une substance moléculaire est constituée de milliards de milliards de molécules toutes identiques.

Ainsi, tout un verre d'eau est fait d'un empilement immense de molécules d'eau, toutes composées des mêmes atomes assemblés de la même façon. Décrire une molécule comme un assemblage d'atomes prépare l'écriture de sa formule chimique, qui indiquera précisément la nature et le nombre de ces atomes.

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Les erreurs fréquentes

Une molécule est un seul objet plein, elle n'est pas faite d'atomes.
Une molécule est un assemblage de plusieurs atomes liés entre eux. Par exemple, la molécule d'eau est formée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène.
Un verre d'eau ne contient que quelques molécules d'eau.
Un échantillon de matière, même très petit, contient des milliards de milliards de molécules identiques. Une substance moléculaire est un empilement immense de molécules semblables.

Tu maîtrises la notion si…

  • Décrire une molécule comme un assemblage d'atomes liés entre eux.
  • Donner la composition en atomes de quelques molécules courantes : eau (2 H + 1 O), dioxyde de carbone (1 C + 2 O), dioxygène (2 O), méthane (1 C + 4 H).
  • Comprendre que la même recette d'atomes donne la même molécule, et qu'une substance est faite de milliards de molécules identiques.

Vérifie que tu as compris

  1. Qu'est-ce qu'une molécule ?

    Réponse un assemblage d'atomes liés entre eux

    Une molécule est un assemblage d'atomes liés entre eux. Ce sont la nature et le nombre de ces atomes qui définissent la molécule.

  2. La molécule d'eau est composée de…

    Réponse 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène

    La molécule d'eau (formule H₂O) est formée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène, soit 3 atomes au total. Un carbone avec deux oxygènes correspondrait au dioxyde de carbone.

  3. De quels atomes la molécule de dioxyde de carbone (formule CO₂) est-elle constituée ?

    Réponse 1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène

    Le dioxyde de carbone CO₂ est formé d'un atome de carbone (C) et de deux atomes d'oxygène (l'indice 2 après le O), soit 3 atomes au total.

S'entraîner sur cette notion

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Les quatre étapes pour maîtriser cette notion

Reconnaître

Des atomes liés ensemble : voilà une molécule.

Regarde la naissance de l’eau : deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène s’attachent par des liaisons. Une molécule est un assemblage d’atomes liés entre eux — ni un atome isolé, ni un état de la matière.

Comprendre

Quatre recettes d’atomes, quatre molécules.

Une molécule est un assemblage d’atomes liés ; sa recette — la nature et le nombre des atomes — la définit. Eau : 2 H + 1 O. Dioxyde de carbone : 1 C + 2 O. Dioxygène : 2 O. Méthane : 1 C + 4 H. Les mêmes atomes assemblés de la même façon donnent toujours la même molécule, donc la même substance.

Appliquer

Une noire + deux rouges : 1 C + 2 O, c’est CO₂.

Lis les couleurs conventionnelles : la boule noire est un atome de carbone, les deux boules rouges sont des atomes d’oxygène. La recette 1 C + 2 O est celle du dioxyde de carbone, la molécule CO₂.

Transférer

Même recette d’atomes : des molécules identiques.

L’eau pure, où qu’elle soit, est faite de molécules construites sur la même recette : deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène, liés de la même façon. Les deux molécules prélevées sont donc rigoureusement identiques — c’est justement ce qui fait que les deux flacons contiennent la même substance.

Au brevet, cette notion tombe dans ces sujets

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