Qu’est-ce qu’un atome ?
De tout temps, les savants se sont demandé comment était constituée la matière.
Dès le XVII siècle, physiciens et chimistes firent de multiples expériences, espérant isoler les composants simples de tout ce qui nous entoure. Ils comprirent que certains de ces composants pouvaient entrer dans des substances tout à fait différentes. Ainsi celui qu’ils appelaient le « nitre volatil » se trouvait-il aussi bien dans l’air que dans l’eau. Il s’agissait en fait de l’oxygène.
On sait aujourd’hui que des corps dits purs, et pourtant aussi divers que le sucre, l’éther, la cellulose, l’alcool, par exemple, peuvent être formés des mêmes éléments – ici l’oxygène, l’hydrogène, le carbone – mais répartis en proportion variable.
Le nombre de ces éléments qui constituent la matière est en fait limité : les chimistes en ont découvert 92 – et fabriqué depuis 11 nouveaux, dont le plutonium -, ordonnés suivant la célèbre classification de Mendeleiev, savant russe mort en 1907. Vous en connaissez Ia plupart, depuis le plus léger, l’hydrogène, jusqu’au plus lourd, l’uranium, en passant par le calcium, le soufre, le fer, l’aluminium, l’azote, le phosphore, etc.
Dès le début du XIX siècle, les chimistes pensèrent que chacun de ces éléments se composait de parties minuscules identiques entre elles : les atomes – lourds ou légers nom d’origine grecque, qui signifie « indivisible ». Cette hypothèse a été démontrée ultérieurement : on peut séparer les atomes de l’oxygène de ceux de l’hydrogène, ou du soufre, etc.
Les atomes sont de très petite taille, de l’ordre du cent millionième de centimètre : si l’on pouvait isoler par exemple des atomes de fer, il en faudrait quatre millions pour les aligner au long d’un millimètre !
L’atome lui-même n’est pas fait d’une seule pièce : autour d’un noyau gravite un essaim de particules appelées électrons, qui portent une charge électrique négative. Imaginons ce phénomène en grand : si ce noyau mesurait un centimètre de diamètre, les électrons tourneraient alors à 50 mètres de distance de lui à grande vitesse.
Le noyau central se compose, lui, de protons et de neutrons, particules matérielles de masse sensiblement identique, serrées les unes contre les autres. Les neutrons, qui ne contiennent aucune électricité, sont neutres. Les protons, eux, contiennent une charge électrique positive.
Un même atome comprend un nombre égal de protons (positifs) et d’électrons (négatifs), il est donc électriquement neutre.
Les propriétés chimiques d’un élément dépendent de son nombre d’électrons, tandis que les propriétés nucléaires dépendent essentiellement des constituants du noyau (protons et neutrons), encore appelés nucléons.
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