Pourquoi les atomes contiennent-ils toujours le même nombre d’électrons et de protons ?

Catégorie : Chimie
Publié : June 7, 2013

Les atomes ne contiennent pas toujours le même nombre d’électrons et de protons, bien que cet état soit courant. Lorsqu’un atome possède un nombre égal d’électrons et de protons, il possède un nombre égal de charges électriques négatives (les électrons) et de charges électriques positives (les protons). La charge électrique totale de l’atome est donc nulle et l’atome est dit neutre. En revanche, lorsqu’un atome perd ou gagne un électron (ou dans le cas plus rare où il perd ou gagne un proton, ce qui nécessite une réaction nucléaire), la somme des charges totales est différente de zéro. On dit alors que l’atome est chargé électriquement, ou « ionisé ». Il existe une différence majeure entre l’état neutre et l’état ionisé. À l’état neutre, un atome a peu d’attraction électromagnétique pour les autres atomes. Notez que le champ électrique d’un atome neutre est faible, mais n’est pas exactement nul car l’atome n’est pas une particule ponctuelle. Si un autre atome s’approche suffisamment de l’atome, ils peuvent commencer à partager des électrons. En chimie, on dit que les atomes ont formé des liaisons.

salière

Les atomes qui n’ont pas un nombre égal d’électrons et de protons sont plus courants que beaucoup de gens ne le pensent, comme les atomes présents dans le sel de table. Image du domaine public, source : Christopher S. Baird.

Contrairement aux atomes neutres, le champ dû à un atome ionisé est fort, même à grande distance. Le fort champ électrique des ions les rend fortement attirés par d’autres atomes et molécules, au point d’être très réactifs chimiquement. Les atomes ionisés peuvent être des radicaux libres, c’est-à-dire des atomes avec une liaison pendante qui sont très réactifs. Dans le corps humain, les radicaux libres peuvent réagir avec l’ADN, entraînant des mutations et éventuellement un cancer. Les atomes sont ionisés lorsque de la lumière suffisamment énergétique fait tomber certains de leurs électrons. Seules les ondes lumineuses aux fréquences des rayons X et des rayons gamma ont suffisamment d’énergie pour ioniser les atomes et donc provoquer un cancer. Le pouvoir cancérigène de certaines fréquences seulement est la raison pour laquelle vous pouvez utiliser votre téléphone portable autant que vous le souhaitez, mais que vous ne pouvez vous faire examiner aux rayons X qu’en de rares occasions. Les radicaux libres existent naturellement dans votre corps. Ils ne deviennent dangereux que lorsqu’il y a plus de radicaux libres que votre corps ne peut en gérer.

Mais tous les ions présents dans le corps ne sont pas mauvais. En raison de la nature chargée des ions, le corps humain s’en sert pour faire passer des signaux électriques dans les nerfs. Le corps utilise également les ions pour contrôler les niveaux de fluides et la pression sanguine. Les ions les plus utilisés dans le corps humain sont le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium et le chlorure. Des ions sont également créés chaque fois que vous chargez électrostatiquement un objet, par exemple lorsque vous frottez un ballon sur vos cheveux. Pour cette raison, votre sèche-linge peut être considéré comme un générateur d’ions. Lorsque les vêtements se frottent les uns aux autres dans la machine, les électrons sont déplacés d’un atome à l’autre. Le résultat est l’adhérence statique trop familière. L’électricité et les champs électriques puissants font un bon travail de création d’ions (pensez aux éclairs).

L’état neutre d’un atome est généralement la configuration la plus stable (à moins que les liaisons moléculaires et l’environnement chimique ne compliquent le tableau), de sorte que les ions ont tendance à se décharger et à revenir à leur état neutre au fil du temps. La raison en est que, en tant qu’ion, l’atome possède un fort champ électrique qui attire l’électron nécessaire ou l’atome nécessaire pour prendre son électron supplémentaire. Mais une fois que l’atome devient neutre, il a un nombre égal d’électrons et de protons, il n’a pas un champ très fort, et a donc peu de possibilité de changer.

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