Molécule

Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les propriétés caractéristiques de la substance reconnue.



Catégories :

Molécule - Produit chimique - Matériau

Définitions :

  • ensemble d'atomes unis les uns aux autres par des liaisons chimiques. (source : animation-muscle.afm-france)
  • la plus petite partie d'une substance qui garde l'ensemble des propriétés de cette substance et qui se compose d'un ou plusieurs atomes. (source : herve-termat.hautetfort)
Représentation schématique 3D d'une molécule de saccharose
Schéma de la liaison covalente de deux atomes d'oxygène

Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les propriétés caractéristiques de la substance reconnue. Les molécules forment des agrégats atomiques liés par des forces de valence (liaisons covalentes) et elles conservent leur individualité physique. Des forces plus faibles, telles les liaisons hydrogène et celles de type Van der Waals, les maintiennent à proximité les unes des autres à l'état liquide et solide.

L'assemblage d'atomes constituant une molécule n'est pas définitif, il est susceptible de subir des modifications, c'est-à-dire de se transformer en une ou plusieurs autres molécules ; une telle transformation est nommée réaction chimique. Par contre, les atomes qui la forment sont des assemblages (de particules) bien plus stables, qui se conservent durant une réaction chimique car la transformation d'atomes, nommée transmutation, nécessite des apports d'énergie bien plus importants faisant l'objet des réactions nucléaires.

La composition chimique d'une molécule est donnée par sa formule chimique. Exemples :

Histoire du concept et étymologie

Article détaillé : Historique du concept de molécule.
Article connexe : Théorie atomique.

Le nom «molécule» provient du latin scientifique molecula, diminutif du nom latin moles, se traduisant par «masse».

Le concept de molécule a été présenté la première fois en 1811 par Amedeo Avogadro, qui a su surmonter la confusion faite à cette époque entre atomes et molécules, à cause des lois des proportions définies et multiples de John Dalton (1803-1808).

L'analyse d'Avogadro a été acceptée par énormément de chimistes, à des exceptions notables (Boltzmann, Maxwell, Gibbs). Mais l'existence des molécules est restée en discussion ouverte dans la communauté scientifique jusqu'au travail de Jean Perrin (1911) qui a alors confirmé expérimentalement l'explication théorique du mouvement brownien en termes d'atomes proposée par Albert Einstein (1905). Jean Perrin[1] a aussi recalculé le nombre d'Avogadro par plusieurs méthodes.

Types spécifiques de molécules

Dipôle de la molécule d'eau

Caractéristiques

Ordonnancement

Les molécules d'un corps sont en agitation permanente (sauf au zéro absolu). Cette agitation, nommée mouvement brownien, a été décrite la première fois par Robert Brown en 1821 dans les liquides (mais expliquée presque 100 ans plus tard).

La température d'un corps donne une indication du degré d'agitation des molécules.

Les forces d'interaction de très faible intensité qui s'exercent à distance entre les molécules, nommées forces de van der Waals, conditionnent ces arrangements et donc les propriétés physiques des composés moléculaires.
Ainsi, par exemple, les propriétés physiques exceptionnelles de l'eau sont dues pour énormément aux liaisons hydrogène.

Stabilité

Les molécules sont des ensembles a priori électriquement neutres, dans lesquels les atomes sont liés entre eux surtout par des liaisons covalentes (il existe de nombreux exemples d'assemblages supra-moléculaires par liaisons de type Van der Waals, hydrogène ou ionique), où apparaissent quelquefois des dissymétries électroniques pouvant aller jusqu'à donner des ions par solvatation (solvants polaires). Par conséquent, on doit conclure que le dihydrogène (H2), le dichlore, le difluor et tant d'autres gaz diatomiques, sont électriquement neutres. Ce qui laisse entendre que quand ils sont isolés, ils sont zérovalents, pour respecter l'équivalence qu'il doit y avoir dans toute équation équilibrée en charges et globalement neutre comme : 2 H2 + O2 = 2H2O. Ici, dans la partie des réactants, le dihydrogène et le dioxygène sont des molécules isolées et par conséquent n'ont pas de charge propre, comme H2O (bien que molécule polaire). L'équation chimique vérifie par conséquent la neutralité de la charge globale.

La forme et la taille d'une molécule (ou de l'une de ses parties) peut jouer un rôle dans son aptitude à réagir. La présence de certains atomes ou groupes d'atomes à l'intérieur d'une molécule joue un rôle majeur dans sa capacité à se rompre ou à fixer d'autres atomes issus d'autres corps, c'est-à-dire à se transformer pour donner naissance à d'autres molécules.

Les différents modes de représentation des molécules sont conçus pour expliciter les différents sites réactifs ; certains enchaînements d'atomes, nommés groupes fonctionnels, produisent ainsi des similitudes de propriétés, tout spécifiquement dans les composés organiques.

Les macromolécules et polymères

Les molécules possédant au moins plusieurs dizaines d'atomes sont nommées macromolécules ou polymères.

Exemples :

Les corps non moléculaires

Il existe deux autres grandes catégories de corps purs non moléculaires :

Dans l'espace interstellaire

Les couches externes des étoiles contiennent, malgré les températures extrêmes qui y règnent, des molécules, telles le monoxyde de carbone. Les comètes et les atmosphères gazeuses des planètes contiennent une plus grande variété de molécules.

Dans l'espace interstellaire, où la probabilité de rencontre entre atomes est particulièrement faible, il existe des assemblages instables (radicaux) d'une diversité restée longtemps inconnue qui est peut-être à l'origine des premières molécules du monde du vivant.

Le niveau moléculaire

La structure des organismes biologiques qui forment la biosphère peut être décomposée en plusieurs niveaux d'organisation : atomique, moléculaire, cellulaire, tissulaire, organique, des systèmes, et enfin celui de l'organisme dans sa totalité fonctionnelle.

L'étude scientifique du vivant se fait par des recherches sur les éléments de chacun de ces niveaux, puis par la compréhension des interactions entre ces différents niveaux (voir l'article Méthode scientifique).

L'étude du niveau des molécules sert à comprendre le fonctionnement de la cellule, qui est l'unité fonctionnelle élémentaire du vivant.

Notes et références

  1. Jean Perrin a donné son nom à un collège de Béziers.

Voir aussi

Liens externes

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2010.
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