La table de Mendeleïev 

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Le monde (à l’échelon atomique) est constitué de trois éléments fondamentaux :

• L’électron, de charge négative et de poids minime
• Le proton, de charge positive
• Le neutron sans charge et de masse égale au proton

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Ces trois éléments s’organisent en atomes de la façon suivante :

—> les protons ont une masse de 1 unité atomique et une charge positive. Ils constituent l’essentiel de la masse du noyaux des atomes. Ils devraient « normalement » se repousser (charges de même signe !) mais ils sont contenus par des particules subatomiques (les gluons !).

—> les neutrons ont également une masse de 1 unité, mais une charge nulle. Leur nombre peut varier pour un même atome : on parle alors d’ISOTOPE. Exemple le carbone 12 et le Carbone 14 : celui-ci avec deux neutrons supplémentaires est instable et c’est la proportion de C14 dans un objet vivant qui va permettre de le dater, car la quantité de C14 dans un tissu fossilisé va décroitre avec le temps !

—> les électrons, particules de masse négligeable, chargée négativement, tournent autour du noyaux et vont s’organiser en différentes couches (les orbitales). Chaque atome stable a un nombre identique de protons et d’électrons.

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      Structure de l’atome

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Les atomes ont des comportements chimiques différents en fonction du nombre de leurs électrons périphériques …  Ce chapitre peut vous parètre difficile, pourtant, vous allez découvrir que la chimie, c’est une sorte de LEGO : il y a une centaine de pièces différentes, mais elles forment des ensembles stables quand les 8 petits plots du dessus des pièces sont cremplis !

Ecoutez = https://www.youtube.com/watch?v=OWTcAkAFu1k&ab_channel=Questionsdescience

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L’hydrogène, premier élément de la table et de loin atome le plus répandu dans l’univers (soleils), comporte un proton et un neutron. Puis les éléments sont de plus en plus lourds et complexes. Leurs propriétés chimiques dépendent de la structure de leur couche d’électrons périphériques.

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La première ligne de la table de Mendeleïev en contient 2 (H et He). Chaque autre ligne en contient 8, pour un total de 112 éléments de base. Quand une couche externe est saturée (gaz rares = 8 électrons périphériques), on change de ligne (Marieb p.37). Chaque couche électronique représente un niveau d’énergie.

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A partir de la 4ème ligne (Sc – 21) cette construction régulière s’altère : en effet, la couche supérieure commence à se remplir alors que la couche inférieure n’est pas pleine : familles 3B/4B/5B/6B/7B/8B/1B/2B, puis la couche inférieure (incomplète) recommence à se compléter (Ga – 31 et suivantes). Ce phénomène se renouvelle sur toutes les lignes suivantes. Ce phénomène est important, car il procure à ces corps des propriétés électriques particulières : on parle de « métaux de transition ».

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A partir de la 6ème ligne (La – 57) ce phénomène se reproduit sur 2 niveaux : on obtient les Lanthanides, aux propriétés électroniques très recherchées.

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A partir de la 7ème ligne (Ac – 89) ce phénomène se reproduit sur 2 niveaux : on obtient les Actinides, aux propriétés radioactives parfois recherchées.

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Comme c’est un peu difficile à retenir, certains on fait un rappel de l’usage principal de chaque élément :

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D’autres auteurs modernes ont proposé une nouvelle représentation du tableau des éléments (pour bien com :

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Ou en fonction de leurs quantités disponibles :

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Les atomes s’arrangent en molécules stables à condition que la couche externe de leurs électrons se sature, c’est qu’il atteignent ensemble le chiffre de 8 …

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NB. Plus un élément est lourd, plus il est toxique au niveau du corps. Jusqu’au numéro 53, on trouve des éléments physiologiques (53 = Iode). Dès le n°54, on passe dans la pathologie (éléments toxiques, souvent utilisés en homéopathie – donc en micro-doses). L’accumulation de ceux-ci dans un biotope peut induire des troubles graves. Exemple : le cycle du Mercure et des métaux lourds dans la nature !

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Eléments présents dans le corps humain :

• 96% de notre masse corporelle = carbone, oxygène, hydrogène et azote.
• 3.9% = Calcium (1.5), Phosphore (1.0), Potassium (0.4), Souffre, Sodium, Chlore, Magnésium, Iode et Fer
• moins de 0.01%= les « oligoéléments »

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Isotopes naturels et artificiels …

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Ce sont les outils des services de « médecine nucléaire » des hôpitaux universitaires qui permettent d’évaluer et/ou de visualiser assez précisément le parcours de certains éléments (iode, calcium …) à travers notre corps.

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Un isotope est un atome qui a le même nombre de protons et d’électrons (donc les mêmes propriétés chimiques) mais qui diffère par le nombre de ses neutrons (donc par son poids). Ce surpoids provoque une certaine instabilité : demi-vie plus brève. Par exemple, le Carbone14 a une stabilité moins grande que le C12 : le rapport de ces deux éléments permet de dater certaines pièces biologiques !

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Au niveau sub-atomique, on dénombre un vingtaine de particules élémentaires dont nous ne détaillerons pas le rôle ici :

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Comme la chaleur interne de notre soleil ne peut synthétiser que des molécules jusqu’au FER (26) …

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Le monde est donc constitué d’atomes, arrangés en molécules plus ou moins complexes. Il existe une autre particule essentielle : le PHOTON : particule et onde, tout à la fois, c’est lui qui diffuse l’énergie et les informations à distance. Ces radiations ont des énergies (et propriétés) très variables :

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On y remarque que le spectre visible est minime dans la gamme des radiations existantes …

1. à droite du schéma, les ondes courtes : ultra-violet, rayons X et Gamma, photons très énergétiques et donc dangereux pour les tissus vivants
2. à gauche, les ondes longues : infra-rouge, micro-ondes et ondes radio.

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