Au quotidien, vous entendez parfois parler de molécule. Pourtant, vous ne savez toujours pas clairement ce que ce mot signifie. Au fait, il s’agit d’une substance présente dans le corps humain. Mais au-delà de ce fait, en savez-vous davantage ? Si ce n’est pas le cas, découvrez tous les éléments à retenir dessus.
À vrai dire, une molécule se compose de deux ou plusieurs atomes reliés par des liaisons chimiques. Ensemble, ils forment la plus petite unité d’une substance qui conserve sa composition et ses propriétés. En bref, les molécules constituent la base de la chimie. Elles sont notées avec le symbole de l’élément et un indice avec le nombre d’atomes.
Dans cet article :
Les atomes : les constituants d’une molécule
Les atomes représentent l’unité fondamentale d’un élément. Plus en détail, ils possèdent un noyau et des électrons qui l’entourent. Lorsqu’un atome a une enveloppe électronique incomplète, l’on dit qu’il a des électrons de valence. Et quand deux atomes ou plus se réunissent pour partager les électrons de valence de la couche externe, une liaison chimique (covalente) se forme. Ainsi, ils passent dans un état d’énergie inférieur. Au moment où les atomes se lient, de l’énergie est libérée dans une réaction exothermique. À noter que si la liaison covalente se rompt et que la molécule se divise, la molécule en question nécessitera un apport énergétique. Dans ce cas, il s’agira d’une molécule endothermique.
Les différents types de molécules
Nous parlons de molécules diatomiques lorsque seuls deux atomes n’en forment plus qu’un.
Parmi les molécules diatomiques existantes, la plus courante reste le monoxyde de carbone (CO). En fait, celui-ci ne possède qu’un seul atome de carbone et un atome d’oxygène. Si les deux atomes appartiennent au même élément, il est question d’une molécule diatomique homonucléaire. C’est notamment le cas de l’oxygène (O2) et l’azote (N2).
Quant aux molécules polyatomiques, elles disposent de plus de deux atomes. Il s’agit, entre autres, de l’eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2).
Pour terminer, les plus grosses molécules se nomment polymères et peuvent avoir des milliers d’atomes.
Les combinaisons moléculaires
À titre d’information, les atomes peuvent se combiner de différentes manières pour former des molécules. En outre, cette combinaison peut se faire dans des proportions différentes afin de former des molécules différentes.
Par exemple, deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène forment l’eau (H2O). Cependant, deux atomes d’hydrogène et deux atomes d’oxygène forment le peroxyde d’hydrogène (H2O2). De plus, il est possible que les mêmes éléments se combinent dans les mêmes proportions. Toutefois, la configuration physique sera différente.
Par ailleurs, la structure physique de la molécule peut déterminer ses propriétés. L’eau en est une bonne illustration. Concrètement, les deux atomes d’hydrogène placés à 120° l’un de l’autre créent une légère charge électrique directionnelle. Donc, l’eau possède des capacités de solvant.
Quel est le poids d’une molécule ?
Pour obtenir le poids moléculaire d’une molécule, il faut faire la somme des poids atomiques de tous les atomes qui la composent.
Le nombre d’Avogadro (6,022 140 76 × 1023) équivaut au nombre de molécules qui constitue le poids atomique d’une molécule en grammes (g). Par exemple, l’eau est constituée de deux atomes d’hydrogène d’un poids d’1 g chacun et d’un atome d’oxygène d’un poids de 16 g. Cela signifie qu’une mole de molécules d’eau pèse 18 g.
L’étymologie du terme « molécule »
En réalité, le mot « molécule » vient du latin « molecula » qui signifie « unité de masse ». De ce fait, son étymologie devait suffire pour la définir : « la plus petite unité d’une substance qui conserve encore les propriétés de cette substance ».
Toutefois, en 1873, James Maxwell a défini l’atome et la molécule d’une autre manière :
« Un atome est un corps qui ne peut être coupé en deux ; une molécule est la plus petite portion possible d’une substance particulière. »
James Maxwell
Historiquement, les molécules ont été nommées comme telles avant que les scientifiques ne comprennent leur véritable nature. Par conséquent, sa définition de base fait l’objet de polémique.
De nombreuses polémiques autour du terme « molécule »
De nombreux composés ne correspondent pas à la définition stricte d’une molécule. Pourtant, on utilise couramment ces derniers en chimie et dans la vie quotidienne. Par exemple, les cristaux, les minéraux et les métaux n’ont rien à avoir avec les substances moléculaires.
En outre, les gaz nobles ne possèdent pas d’électrons de valence. En conséquence, ils n’ont pas besoin de former de liaisons covalentes pour devenir stables. Certains peuvent donc les considérer comme une molécule composée d’un seul atome.
Dans les sels et les liaisons ioniques, il n’y a pas de liaisons covalentes classiques. Cela signifie qu’il ne faut pas les considérer comme des molécules. Par exemple, le sel de table (chlorure de sodium) forme une structure en réseau maintenue par des liaisons ioniques. Dans une liaison ionique, les électrons peuvent être partagés par plusieurs atomes, au lieu de deux uniquement, comme dans une liaison covalente. Ainsi, ses liaisons chimiques n’entraînent pas de séparation nette des molécules individuelles. Il est possible d’exprimer ces structures chimiques sous la forme de rapports entre leurs éléments constitutifs.
Pour terminer, les métaux n’utilisent pas de liaisons covalentes. Pour cette raison, on ne les considère pas comme des molécules. Ils forment plutôt des liaisons métalliques. Dans celles-ci, les électrons de valence libres se partagent entre tous les différents atomes dans des nuages d’électrons délocalisés. En bref, les électrons peuvent se déplacer à leur guise dans toute la structure au lieu d’être localisés.
En résumé, bien que la définition de la molécule fasse encore débat, elle reste la base de toute la science chimique. C’est elle qui rend possible les études menées jusqu’à ce jour. Maintenant que vous en savez plus à ce sujet, vous devriez pouvoir explorer d’autres horizons plus facilement.
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