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Les atomes

  • Posté le : Lundi 12 Novembre 2012

Questions posées à :

Les atomes

Didier Gourier, professeur à l’Ecole nationale supérieure de chimie de Paris

Dans la Grèce antique déjà, certains grands philosophes étaient persuadés que la matière était composée de “grains” indivisibles : les atomes. D’ailleurs, le mot atome vient du grec “atomos” signifiant ce qui ne peut pas être divisé. Cette “intuition” ne sera vérifiée que près de 2500 ans plus tard, à partir du XIXème siècle. De nombreux savants ont apportés leur pierre à l’édifice de la physique des atomes, aussi nommée physique quantique. En 1942 à New York, les chercheurs Enrico Fermi et Leo Szilard réalisent la première expérience de fission nucléaire. Un évènement qui donnera naissance à la bombe atomique.

Quatre questions à Didier Gourier, professeur à l’Ecole nationale supérieure de chimie de Paris.

  • Qu’est-ce qu’un atome ?

    Les atomes

    Les atomes sont les briques de base de toute la matière qui compose la vie et notre environnement. En s’associant entre eux, les atomes forment les molécules. Ils sont très nombreux : hydrogène, carbone, oxygène, azote, silicium, fer, etc. Les atomes sont les plus petits éléments chimiques qui existent. Il est même difficile de se les figurer. Ils sont si petits ! Il faut diviser un mètre 10 milliards de fois pour avoir une idée de leur taille ! Autour de 0,1 nanomètres ! Mais si on décortique ces atomes, on se retrouve avec des particules encore plus petites, que l’on appelle particules élémentaires.
    Chaque atome est constitué d’un noyau autour duquel tourne un ou plusieurs électrons. Ce noyau est constitué de protons et de neutrons. Il est très dense et des milliers de fois plus lourd que les électrons qui l’entourent. Ce qui explique que l’atome apparait comme étant presque vide : le noyau est lui-même 100 000 fois plus petit que l’atome. Pour visualiser cette réalité, il faut imaginer que si l’atome était un ballon de football, le noyau serait environ deux fois plus petit qu’un globule rouge !

  • Quand les atomes ont-ils fait leur apparition ?

    Les atomes

    Les atomes ont une très longue histoire. L’univers dans lequel nous vivons est né il y a un peu plus de 13 milliards d’années, dans un état extrêmement chaud et dense. Depuis ce Big Bang, ce moment initial, il est en continuelle expansion. Et cette expansion est gigantesque. En effet, au début, l’Univers que l’on peut observer actuellement était compris dans un volume beaucoup plus petit que la taille d’un atome pris au moment du big bang ! C’est dans cette fournaise que se sont formés les noyaux atomiques les plus légers, pendant la première minute d’expansion de l’univers.

  • Tous les atomes étaient donc présents dès le Big Bang ?

    Les atomes

    Non. Les premiers atomes étaient surtout de l’hydrogène, à 90 %, le reste étant des atomes d’hélium et un peu de lithium. Tous les autres éléments se sont formés progressivement dans le cœur des étoiles. Aujourd’hui, on connaît beaucoup d’atomes. Ils sont classés dans un tableau appelé classification périodique des éléments. Ce tableau a été construit par un chimiste russe du 19ème siècle, Dmitri Mendeleïev. Il regroupe les atomes par familles, en fonction de leurs propriétés et de leur masse. Au moment où il a conçu son tableau, Mendeleïev a laissé des cases vides. Depuis, ces cases se sont remplies. Aujourd’hui, la classification comporte 92 atomes naturels, 118 si l’on ajoute ceux fabriqués artificiellement. Une classification qui va de l’hydrogène à l’ununoctium.

  • Qu’est-ce qu’une bombe atomique ?

    Les atomes

    Dans les réactions chimiques, des atomes se combinent pour donner des molécules plus stables en dégageant de l’énergie. De même des molécules instables peuvent se casser ou réagir avec d’autres molécules en dégageant de l’énergie.
    Le même type de réactions peut exister avec certains noyaux d’atomes. Ils peuvent se casser ou fusionner entre eux pour donner des noyaux plus stables. Mais dans ce cas, l’énergie dégagée est phénoménale. Ainsi un noyau lourd instable peut se casser après avoir capturé un neutron, en dégageant une énergie 200 millions de fois plus grande qu’une réaction chimique. On appelle cela la fission.
    Lorsque des noyaux d’uranium 235 ou de plutonium 239 se cassent, ils dégagent des neutrons qui provoquent à leur tour d’autres réactions nucléaires de fission. C’est la réaction en chaîne. C’est le principe de la bombe A. Il s’agit des premières armes nucléaires développées et les seules utilisées contre des populations humaines à la fin de la deuxième guerre mondiale. En 1945 précisément, les américains bombardent Hiroshima et Nagasaki.
    Mais on sait également contrôler cette réaction en chaîne. Cela permet de récupérer et d’utiliser l’énergie dégagée. C’est le principe des réacteurs nucléaires à l’origine de la plus grande partie de l’électricité que nous consommons actuellement.

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