atome

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Présentation

atome (du grec atomos, « indivisible »), constituant essentiel de la matière, caractéristique d'un élément chimique.

L'étymologie grecque du mot « atome » souligne le caractère indivisible de cette « particule fondamentale », qui était considérée comme indestructible.

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Théorie atomique

La notion d'atome fut introduite par les philosophes de la Grèce ancienne. Selon eux, l'Univers est constitué de particules légères et indivisibles. Cette hypothèse fut publiée au I^er siècle av. J.-C. par Lucrèce. Pendant des siècles, la taille et la nature de l'atome firent l'objet de spéculations, et les connaissances à ce sujet ne progressèrent guère. L'avènement de la science expérimentale à la fin du XVIII^e siècle et au début du XIX^e siècle (voir chimie) permit le développement de la théorie atomique. Les chimistes purent bientôt analyser les liquides, les gaz et les solides pour déterminer leurs composants élémentaires, ou éléments. On découvrit par exemple que le sel est composé de deux éléments distincts mais étroitement liés, le sodium et le chlore. On mit également en évidence que l'air est constitué d'un mélange gazeux comprenant notamment de l'azote et de l'oxygène.

2.1

Théorie de Dalton

Au début du XIX^e siècle, le chimiste britannique John Dalton étudia la manière dont les différents éléments se combinent pour former les composés chimiques. De nombreux autres scientifiques, même parmi les Anciens, avaient déjà présumé que les atomes étaient les plus petits éléments constitutifs de la matière, mais c'est John Dalton qui fournit une base scientifique à ces hypothèses et qui est considéré comme le précurseur de la théorie atomique moderne. Il montra comment les atomes se combinent entre eux dans des proportions bien définies. On établit plus tard que les atomes forment des groupes appelés molécules. Par exemple, une molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène associés par une liaison chimique, et a pour formule chimique HOH ou H₂O.

Les propriétés chimiques des éléments sont très variées et leurs atomes se combinent selon différents modes pour former une multitude de composés chimiques différents. Certains éléments, comme les gaz rares (l'hélium et l'argon par exemple), sont inertes : ils ne réagissent généralement pas avec les autres éléments. Contrairement à l'oxygène, qui est une molécule diatomique (combinaison de deux atomes d'oxygène), l'hélium et les autres gaz inertes sont des molécules monoatomiques (constituées d'un seul atome).

2.2

Loi d'Avogadro

Amedeo Avogadro, spécialiste de l'étude des gaz, formula en 1811 une importante loi portant son nom : dans les mêmes conditions de température et de pression, des volumes égaux de gaz différents contiennent le même nombre de molécules. Ainsi, deux bouteilles identiques, l'une remplie d'oxygène et l'autre d'hélium, contiennent exactement le même nombre de molécules de gaz. En revanche, la bouteille d'oxygène contient deux fois plus d'atomes que celle d'hélium, car l'oxygène est une molécule diatomique et l'hélium est monoatomique (voir symboles chimiques).