Atomes, ions et molécules

01L'atome, brique de base de la matière

Toute la matière qui nous entoure est constituée d'atomes, des particules d'une taille de l'ordre de 10⁻¹⁰ m (un dixième de milliardième de mètre), donc invisibles même au meilleur microscope optique. Un atome est formé d'un noyau, très petit et très dense, autour duquel se déplacent des électrons. Le noyau concentre l'essentiel de la masse de l'atome et contient deux types de particules : les protons, chargés positivement, et les neutrons, électriquement neutres. Les électrons, quant à eux, portent une charge électrique négative et occupent un volume bien plus grand que le noyau, laissant l'atome presque entièrement vide.

02De l'atome à l'ion : un déséquilibre de charges

Un atome isolé est électriquement neutre, car la charge positive totale de son noyau (due aux protons) compense exactement la charge négative totale de ses électrons. Lorsqu'un atome perd un ou plusieurs électrons, il devient un cation, un ion chargé positivement : c'est le cas de l'ion sodium Na⁺, formé quand l'atome de sodium perd un électron. À l'inverse, lorsqu'un atome gagne un ou plusieurs électrons, il devient un anion, un ion chargé négativement : l'ion chlorure Cl⁻ se forme quand l'atome de chlore gagne un électron. Un ion peut aussi être formé de plusieurs atomes liés entre eux, comme l'ion sulfate SO₄²⁻, qui porte deux charges négatives.

03La molécule : des atomes liés entre eux

Une molécule est un assemblage d'au moins deux atomes, identiques ou différents, reliés par des liaisons covalentes, dans lesquelles chaque liaison correspond à une mise en commun d'électrons entre deux atomes. Contrairement à un ion, une molécule est électriquement neutre. La formule d'une molécule indique la nature et le nombre de chaque atome qui la compose : par exemple, la molécule d'eau H₂O est formée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène, tandis que la molécule de dioxyde de carbone CO₂ est formée d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène. Ces trois entités (atome, ion, molécule) sont toutes microscopiques, mais elles se distinguent par leur charge électrique et par le fait d'être une entité unique ou un assemblage.

04Méthode : identifier la nature d'une entité chimique

1. Regarde la formule : un seul symbole chimique isolé (Fe, Na) est un atome ; plusieurs symboles assemblés (H₂O, CO₂) sans charge indiquée forment une molécule.
2. Repère un exposant de charge (⁺, ⁻, 2⁺, 2⁻...) après la formule : sa présence signale un ion.
3. Détermine le signe de la charge : un exposant positif indique une perte d'électrons (cation), un exposant négatif indique un gain d'électrons (anion).

05Erreurs fréquentes

• ✗ Confondre le proton et l'électron : le proton est dans le noyau et positif, l'électron gravite autour du noyau et est négatif.
• ✗ Oublier qu'une molécule est toujours électriquement neutre, contrairement à un ion.
• ✗ Croire qu'un ion est nécessairement formé d'un seul atome : des groupes d'atomes comme SO₄²⁻ existent aussi.