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Toute matière est un groupement massif de molécules. Ce sont une union de deux ou plusieurs atomes, qui sont l'unité la plus élémentaire de la matière physique. Chacun reçoit un poids différent, basé sur le nombre de protons et de neutrons dans le noyau et d'électrons dans le nuage environnant. La même force électromagnétique qui maintient un seul atome ensemble peut également joindre deux ou plusieurs atomes pour former une molécule, tandis que plusieurs d'entre eux se réunissent pour former de la matière.
Atomes
Les atomes, les «éléments de base» de la vie, sont composés de trois particules: les neutrons, les protons et les électrons. La majeure partie de la masse de l'atome se trouve dans le noyau, en son centre, composé de protons et de neutrons, tandis que les électrons forment un nuage dans la zone à l'extérieur du noyau. Les protons ont une charge positive, tandis que les électrons sont chargés négativement et les neutrons sont neutres. Le poids atomique d'un atome est déterminé par le nombre de protons et de neutrons, tandis que son numéro atomique n'est égal qu'au nombre de protons présents. Alors que les électrons peuvent varier (comme dans le cas des ions, les atomes qui ont gagné ou perdu des électrons) et que les neutrons peuvent ne pas être présents (comme dans les atomes d'hydrogène, qui n'en ont pas), le nombre de protons dans un atome ne change jamais. Comme les électrons peuvent être acquis ou perdus et que les neutrons peuvent ne pas exister, les éléments sont identifiés par le numéro atomique, car le nombre de protons est constant. Le tableau périodique des éléments est un tableau qui montre tous les éléments dont l'existence est connue, partiellement disposés en fonction du nombre. Le premier et le plus simple élément, l'hydrogène, avec un seul proton et un électron, a le numéro atomique un, tandis que les éléments plus grands, tels que la radio, numéro 88, sont classés par ordre de leur nombre de protons.
Molécules
Les molécules sont la combinaison de deux atomes ou plus, formant une substance spécifique. Les combinaisons les plus connues sont peut-être l'eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2) et l'oxygène (O2 ou, plus précisément, dioxigène). La formule chimique de la molécule (comme H2O) montre les atomes spécifiques qui la composent, ainsi que la quantité de chaque élément qui peut être trouvée. Dans le cas de l'eau (H2O), il y a deux atomes d'hydrogène et un d'oxygène dans chacune des molécules d'eau. Si la molécule perdait l'un de ces atomes, le composé ne serait plus de l'eau.
Connexions
Les molécules restent cohésives car les particules positives et négatives de l'atome (protons et électrons, respectivement) s'attirent. C'est ce qu'on appelle les liaisons chimiques. Chaque molécule a une extrémité positive et une extrémité négative, comme celles d'une cellule, qui les relient à d'autres molécules pour créer la substance en question. Dans le cas de l'eau, les atomes d'oxygène chargés positivement sont attirés vers l'atome d'hydrogène chargé négativement, formant une liaison hydrogène.
Composés
Les composés sont une combinaison de plus d'un élément, tels que l'hydrogène et l'oxygène (eau) ou le sodium et le chlore (sel). Bien qu'il n'y ait que 118 éléments connus, la combinaison et la séquence spécifiques des atomes donnent lieu à un nombre infini de possibilités. Par exemple, le composé chimique éthanol, communément appelé alcool, a la formule chimique C2H5OH. Bien qu'il y ait six atomes d'hydrogène présents, le dernier est lié à l'atome d'oxygène. C'est, en fait, l'attachement d'un atome de carbone au groupe hydroxyle (OH), qui définit tout composé organique comme alcool, mais pas spécifiquement comme éthanol.
Éléments simples
Bien que certaines substances puissent être constituées d'un seul élément, leur quantité différencie également les différentes substances. L'oxygène dont les humains et les autres animaux ont besoin est la combinaison de deux atomes d'oxygène (O2). Cependant, trois atomes d'oxygène (O3) forment la substance ozone, qui est une partie essentielle de l'atmosphère terrestre, mais peut être toxique pour la vie organique.
