Le mot "Atome" vient du grec "atomos" qui signifie "indivisible"; on sait maintenant que ce n'est pas le cas (particules élémentaires), cependant, il constitue véritablement une unité essentielle de la Matière, c'est l'élément chimique. Les Atomes s'assemblent pour former des molécules, plus petits fragments indépendants d'une substance chimique.

La Genèse Atomique

      La très grande majorité des Atomes que nous connaissons a été fabriquée au cours de la vie des Etoiles, plus précisément en leur coeur, véritable laboratoire de physique nucléaire où se déroulent les réactions de fusions thermonucléaires. Les grands paramètres influant sur ces réactions sont la température, la pression, ainsi que la nature des concentrations nucléaires déjà existantes.

      C'est dès le Big Bang (l'apparition de l'Univers) qu'apparaissent les différents Quarks (particules élémentaires) présents au coeur des protons et des neutrons (nucléons), eux-mêmes constitutifs des premiers noyaux atomiques : ceux de l'Hydrogène et de l'Hélium. Ces deux structures existaient bien avant l'apparition des premières Etoiles. Il semblerait que la genèse des noyaux d'Hydrogène (proton) se soit produite au tout début seulement tandis que les noyaux d'Hélium (aussi appelés particules alpha) continueront d'être créés au coeur des Etoiles.

     La fusion de noyaux légers dégage d'énormes quantités d'Energie provenant du défaut de masse (Energie de liaison).

Fusion de l'Hydrogène (lourd) :	1H + 1H → 2He
Fusion de l'Hélium :	2He + 2He → 4Be
Le Béryllium 8 (4 protons et 4 neutrons) produit est très instable (il se désintègre en 10 -16 s) ; cependant, il arrive qu’il entre en collision avec un autre noyau d’Hélium 4 (2 protons et 2 neutrons) avant de se désintégrer.
Fusion Béryllium / Hélium :	4Be + 2He → 6C
Fusion Carbone / Hélium :	6C + 2He → 8O

      Plus les noyaux sont lourds, plus les températures doivent être importantes pour déclencher leur fusion.

     Il y a des éléments chimiques que les Etoiles sont incapables de synthétiser : le Lithium, le Béryllium, le Bore. Leur structure nucléaire très fragile ne résiste pas aux fortes températures internes. C'est dans les grands froids de l'Espace qu'ils prennent naissance. L'événement a lieu quand un rayon cosmique (rayonnement synchrotron) rencontre sur sa route un atome de Carbone ou d'Oxygène. Sous l'impact, le noyau se casse en plusieurs fragments dont, dans certains cas, des noyaux de Lithium (élément n°3), de Béryllium (él. n°4) ou de Bore (él. n°5).

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La Théorie Atomiste

La notion d'atome fut introduite par les philosophes de la Grèce antique, notamment Anaxagore de Clazomène (500 - 428 av. JC), Leucippe (460 - 370 av. JC) et Démocrite d'Abdère (460 - 370 av. JC). Selon eux, l'Univers tout entier est constitué de particules légères et indivisibles, les Atomes. Pendant des siècles, la taille et la nature de l'Atome firent l'objet de spéculations, et les connaissances à ce sujet ne progressèrent pas, faute de technologie appropriées.

     Il fallut attendre l'avènement de la science expérimentale, fin du XVIIIème siècle - début du XIXème (soit plus de 23 siècles plus tard !!), pour permettre le développement de la théorie atomiste. Les chimistes purent bientôt analyser les liquides, les gaz et les solides pour déterminer leurs composants élémentaires, les fameux éléments chimiques.

      Revenons un peu dans le Temps et abordons brièvement cette proto-science qu'est l'alchimie, mère de la chimie. Née de la découverte des métaux, elle constituera longtemps la base des connaissances de la Matière. Toutes les grandes civilisations antiques on pratiqué l'alchimie : Mésopotamie, Egypte, Grèce. C'est surtout en Egypte que l'on a retrouvé le plus de textes décrivant les techniques alchimiques. Elles tournent autour de la manipulation des métaux, et surtout de la recherche de l'élaboration d'alliages, avec, pour finalité, de créer de l'or à partir de métaux moins nobles..

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La Structure Atomique

      L'Atome comprend deux parties : un noyau et un ou plusieurs électrons en mouvement rapide autour de ce noyau.

le proton            le neutron        l'électron

Le noyau est constitué de protons de charge électrique positive, et de neutrons de charge électrique nulle. Ces particules (Hadrons/Baryons) qui constituent le noyau sont également appelées nucléons. La masse d'un atome est concentrée dans son noyau.       Le cortège électronique est constitué d'électrons (Leptons) de charge électrique négative qui gravitent autour du noyau sur différentes couches, lui donnant ainsi une configuration électronique particulière en fonction de laquelle notre atome s'associera (ou pas) à d'autres pour former des molécules. La masse du cortège électronique est négligeable.

     Seule exception à la règle, l'Atome d'Hydrogène. C'est l'élément numéro 1 et le plus abondant dans l'Univers, il ne possède qu'un proton (et pas de neutron) et qu'un seul électron.

     Le numéro atomique d'un noyau se note Z, c'est le nombre de protons qu'il contient. Le nombre de masse d'un noyau se note A, c'est le nombre de nucléons (protons+neutrons) qu'il contient. Ces deux nombres permettent de connaître complètement la composition du noyau. En effet, le noyau contient A nucléons dont un nombre Z sont des protons, le restant N=A-Z est le nombre de neutrons.

      La charge électrique d'un proton est appelée charge élémentaire, on la note e. Un atome est électriquement neutre, c'est à dire que sa charge électrique globale est nulle; il y a autant de protons que d'électrons.

      Les électrons gravitent à une très grande distance du noyau et entre les deux il n'y a que du vide. On dit que l'atome a une structure lacunaire, c'est à dire qu'on lui attribue une forme de nuage, chaque position possible de l'électron par rapport au noyau étant assortie d'une probabilité de présence.

      Un atome peut donc être représenté par une sphère dont le rayon est de l'ordre de 10^-10 m. Au centre de cette sphère, se trouve le noyau dont le rayon est plutôt de l'ordre de 10^-15 m. Ainsi, le noyau est environ 100.000 fois plus petit que l'atome entier. Le mètre n'étant pas une unité adaptée aux dimensions de l'atome, on utilise souvent le nanomètre (symbole : nm) tel que : 1 nm = 10^-9 m.

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Les Isotopes

      A l'état naturel, les atomes d'un élément ne possèdent pas forcément la même composition de leur noyau. Comme un élément est défini par son numéro atomique Z, ils possèdent tous Z protons mais ils peuvent contenir un nombre de neutrons N différent.

Voici les atomes des trois isotopes de l'hydrogène pouvant exister :
--- Hydrogène --- Deutérium --- Tritium ---

      Ainsi, les isotopes d'un élément sont les atomes possédant donc le même numéro atomique Z mais un nombre de masse A différent.

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La Classification Périodique

En 1868, le chimiste russe Dmitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907) entame la rédaction des Principes de la chimie. Cet ouvrage deviendra une œuvre de référence et sera traduit dans toutes les langues. On y trouve le célèbre tableau périodique des éléments. Mendeleïev constate que les 63 éléments connus à l'époque peuvent être classés selon leur masse atomique. Il laisse des cases vides pour des éléments encore inconnus mais dont il envisage l'existence.

Ci-dessous le
tableau périodique des éléments
tel qu'il est actuellement :
(vous pouvez cliquer sur les éléments pour approfondir..)

Les Groupes
	Les non-métaux
Les non-métaux présentent des propriétés très différentes les uns des autres : certains sont gazeux à température ambiante, d'autres sont solides. Ils constituent un groupe extrêmement important car ils renferment les éléments chimiques indispensables à la vie : le carbone, l'oxygène et l'azote.
	Les gaz rares
Egalement appelés "gaz nobles" ou abusivement "gaz inertes", leur dénomination de "gaz rares" a pour origine leur abondance extrêmement faible dans l'atmosphère. Ils se présentent à l'état gazeux à température ambiante et ont une réactivité chimique très limitée.
	Les métaux alcalins
Les métaux alcalins sont si réactifs qu'on ne les trouve jamais à l'état libre dans la nature. Ils se caractérisent par des points de fusion et une dureté très faibles.
	Les métaux alcalino-terreux
Les métaux alcalino-terreux sont moins réactifs que les métaux alcalins, mais suffisamment pour qu'on ne les trouve pas à l'état libre dans la nature. Ils cèdent facilement leurs électrons, ce qui en fait de puissants agents réducteurs et de bons conducteurs électriques. Relativement friables, ils sont cependant malléables et ductibles. Par ailleurs, ils brûlent facilement dans l'air.
	Les halogènes
Les Halogènes présentent deux caractéristiques principales : une électronégativité très élevée et une grande réactivité chimique. En effet, les halogènes se combinent facilement avec les autres éléments chimiques pour former divers composés chimiques comme par exemple le sel, ou chlorure de Sodium (NaCl).
	Les autres métaux
Ces métaux présentent des propriétés très différentes les uns des autres : par exemple, le gallium fond à 29,8°C alors que l'antimoine fond vers 631°C.
	Les éléments de transition
Les éléments de transition sont également appelés "métaux de transition". Ils se caractérisent généralement par des densités et des points de fusion élevés ; certains d'entre eux présentent également des propriétés magnétiques remarquables, telles que le ferromagnétisme ou la supraconductivité.
	Les lanthanides
La série des lanthanides sont également appelés "terre rares", mais contrairement à cette dénomination, ils sont assez répandus dans la croûte terrestre. Ils présentent des propriétés physico-chimiques très similaires et sont souvent difficiles à séparer les uns des autres.
	Les actinides
Tous les actinides sont radioactifs, toutefois, la plupart d'entre eux ne se rencontrent pas dans la nature, mais ont été créés artificiellement en laboratoires de recherche nucléaire.
	Les non-découverts..
Ils attendent leur tour..

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Les Liaisons Electroniques

      Pour expliquer la structure de l'atome, le physicien danois Niels Bohr (1885-1962) développa en 1913 la théorie qui porte son nom. Il admit que les électrons sont disposés dans des couches bien déterminées, ou niveaux quantiques, à une distance relativement importante du noyau. La disposition de ces électrons est la configuration électronique de l'Atome, c'est à dire le nombre d'électron qu'il y a dans chaque couche :

Exemple: Hg, le Mercure, possède la configuration -> 2-8-18-32-18-2

     Un Atome peut contenir jusqu'à sept couches d'électrons, chacune d'elles pouvant accueillir un nombre déterminé d'électrons. La septième couche n'est complète pour aucun des éléments existant à l'état naturel. Globalement, plus le niveau d'énergie est élevé, plus les électrons concernés sont éloignés du noyau. Les électrons du dernier niveau d'énergie (qui correspond à la dernière couche électronique non vide), ou couche de valence, sont responsables des propriétés chimiques de l'élément.

      Les Atomes vont acquérir leur stabilité maximum quand leur couche de valence est saturé. Pour réaliser cet équilibre, ils peuvent soit perdre ou gagner des électrons sur leur dernière couche (liaison ionique), soit partager des électrons avec d'autres atomes (liaison covalente).

Les liaisons ioniques

Quand des atomes ou des groupements d'atomes (molécules) perdent des électrons sur leur dernière couche, ils deviennent des ions chargés positivement (ou cations) tandis que des atomes gagnant un ou des électrons deviennent des ions négatifs (ou anions).

Les liaisons covalentes

Quand des atomes se trouvent dans un milieu où tous veulent prendre des électrons, ils ne peuvent pas former de liaisons ioniques. La solution dans ce cas consiste à partager des électrons de leur couche périphérique.       En général, les liaisons covalentes entre les atomes sont les plus fortes et les plus stables.

     Dans ce type de lien, les noyaux des deux atomes sont très près l'un de l'autre parce que les électrons de leur orbite externe n'appartiennent plus ni à l'un ni à l'autre atome mais sont libres de se déplacer autour des deux noyaux et dans l'espace qui les sépare.

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Le Spectre de Raies

L'une des grandes réussites de la physique théorique fut l'interprétation des spectres de raies qui caractérisent chaque élément chimique. Les Atomes excités par un apport externe d'Energie émettent de la lumière à une fréquence déterminée.

     Par exemple, si de l'Hydrogène gazeux est maintenu à basse pression dans un tube de verre et que l'on fait passer un courant électrique, une lumière rouge est émise. La décomposition de cette lumière à l'aide d'un prisme montre un spectre de raies, c'est-à-dire une série de raies de lumineuses et de raies sombres plus ou moins espacées disposées dans l'ordre des couleurs de l'arc-en-ciel. Chaque raie possède une longueur d'onde et une énergie bien définies.

     C'est le principe des empreintes digitales mais au niveau des Atomes. C'est en étudiant la lumière venant des Etoiles et des Galaxies que l'on a pu déterminer quelles Atomes y étaient les plus abondant..