La chimie (Sciences & Techniques)

« lesquelles chacun des électrons est fourni par les deux atomes liés.

Ces paires d'électrons gravitent autour de l'ensemble des deuxatomes liés.

C'est ce que l'on appelle une mise en commun d'un doublet d'électrons ; chaque atome gagne alors un électron àchaque liaison supplémentaire.

Les atomes dont la couche superficielle n'est pas remplie peuvent continuer à se lier.

En revanche,ils cessent automatiquement de se lier dès que toutes les places libres sur cette couche sont occupées. Aussi les atomes dont la couche superficielle est pleine, c'est-à-dire les atomes de la dernière colonne de la classificationpériodique, ceux que l'on appelle les gaz rares, sont-ils naturellement stables ; ils n'effectuent aucune liaison et ne participent doncà aucune réaction chimique.

Ces gaz rares se présentent en quelque sorte comme un modèle de stabilité à atteindre pour lesautres atomes de la classification.

On dit que les atomes réagissent de manière à acquérir la structure électronique des gaz rares.Ainsi, afin d'obtenir une structure voisine de celle de l'hélium, l'hydrogène, qui est le plus proche chimiquement de ce gaz rare,gagne facilement un électron en réalisant une seule liaison ; l'oxygène, quant à lui, a tendance à effectuer deux liaisons pour gagnerdeux électrons et acquérir ainsi la structure du néon.

La rencontre d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène aboutit àla formation d'une molécule d'eau (H2O), dans laquelle existent deux liaisons oxygène-hydrogène. La périodicité des propriétés des éléments s'explique de fait par la périodicité de l'édifice électronique des atomes : deux atomesd'une même colonne ont des propriétés chimiques semblables.

Ainsi, le soufre (S) a des propriétés chimiques similaires à cellesde l'oxygène (O).

L'oxygène étant l'atome central de la molécule d'eau (H2O), indispensable à la chimie du vivant, il existecertains milieux vivants qui utilisent plutôt la molécule de sulfure d'hydrogène (H2S). Les processus chimiques consistent en un passage d'une combinaison d'atomes à une autre combinaison, mais seuls certainspassages sont autorisés.

Leur étude appartient au champ d'investigation de la thermochimie. La thermochimie Développée dans la seconde moitié du XIXe siècle à la suite des travaux de Marcelin Berthelot (1827 - 1907), l'inventeur ducalorimètre, la thermochimie est la partie de la chimie qui étudie les phénomènes thermiques accompagnant les réactions.

En effet,au cours d'une combinaison d'éléments chimiques (réaction chimique), les atomes libèrent le plus souvent de la chaleur.

Lavoisieravait d'ailleurs déjà constaté que le fer, en présence d'oxygène, brûlait et formait de l'oxyde de fer (rouille), tout en libérant unecertaine quantité de chaleur. Lorsque cette chaleur se disperse dans l'atmosphère, l'agitation des molécules de l'air ambiant augmente, alors que lacombinaison de fer et d'oxygène atteint un état de plus basse énergie.

Cette transformation est difficilement réversible car, pourrevenir à l'état initial, il faudrait que l'énergie se "recondense" sur la rouille et libère l'oxygène combiné au fer.

L'énergie désormaisdiluée dans l'atmosphère, ce processus est naturellement impossible. Aussi le bilan de la réaction se traduit-il par le fait que l'oxygène initialement gazeux, donc désordonné, s'est organisé de manièreplus structurée avec le fer, tandis que l'agitation du milieu environnant augmentait.

Globalement, il s'est donc produit unaccroissement du désordre. Le désordre dans l'univers (qui est mesuré par une échelle de grandeur appelée "entropie") est en augmentation permanente :cette règle générale est énoncée en thermodynamique sous le nom de second principe.

Paradoxalement, l'augmentation de cedésordre passager peut tout à fait correspondre localement - pour un système chimique, par exemple - à une augmentation del'ordre dans l'organisation des atomes d'une molécule.

Cette mise en place est compensée par une dispersion (désorganisation)d'énergie se manifestant le plus souvent par un dégagement de chaleur au cours d'une réaction chimique. Toutefois, les réactions chimiques régies par le second principe de la thermodynamique peuvent requérir un apport d'énergie,mais uniquement si le produit de la réaction est plus désordonné que les éléments qui réagissent.

C'est le cas de la synthèsechlorophyllienne, processus effectué par les plantes : la réaction au cours de laquelle l'eau réagit avec le gaz carbonique pourformer du sucre et de l'oxygène nécessite un apport d'énergie, fournie par le rayonnement solaire et captée par la plante grâce àla chlorophylle.

En revanche, dans le cas d'un muscle réalisant un effort physique, la combustion du sucre avec l'oxygène de l'airpermet à ce muscle de récupérer l'énergie qu'il transforme ensuite en mouvement. Ces types de phénomènes thermiques appartiennent à la sphère d'étude de la thermochimie.

Cependant, si ce domaine de lachimie explique la réorganisation des atomes après une réaction, elle ne permet de comprendre ni ce qui se passe au cours de latransformation elle-même, ni le temps nécessaire pour atteindre l'état final. La cinétique chimique. »