Qu est ce que la matière !

, par  Grainede Ble , popularité : 1%
La structure de la matière
De quoi est faite la matière ?
Un peu d’histoire...
Qu’est-ce que le nombre atomique ?
Combien y a-t-il d’atomes différents ?
Comment sont créés les éléments ?
Peut-on transformer le plomb en or ?
Qu’est-ce que l’anti-matière ?
Pour en savoir plus...
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De quoi est faite la matière ?

Si on prend un morceau de fer et qu’on le divise en morceaux de plus en plus
petits, il arrivera un moment où il ne sera plus possible de le diviser en
morceaux de fer. Ce plus petit morceau de fer possible est l’atome
de fer
. Un atome de fer peut être divisé mais les morceaux qui restent
après la division ne sont plus du fer (on obtient un noyau et des
électrons)...

Si on prend de l’eau et qu’on la divise en parties de plus en plus petites,
il arrivera aussi un moment où il ne sera plus possible de la diviser en parties
d’eau. La plus petite partie d’eau possible est la molécule d’eau.
La molécule d’eau peut être divisée mais les morceaux qui restent après la
division ne sont plus de l’eau : ce sont un atome d’oxygène et deux atomes
d’hydrogène (la molécule d’eau est donc notée H2O)...

Ainsi, il est possible de faire de l’eau avec de l’oxygène et de l’hydrogène,
au cours d’une réaction chimique. Par contre, il n’est pas possible de faire du
fer par une réaction chimique (mais il est possible d’extraire du fer d’une
molécule qui en contient).

Une molécule est donc un assemblage de plusieurs
atomes
. Certains corps, tels que l’eau, sont des corps composés,
leur plus petite partie est une molécule, d’autres, comme le fer, sont des corps
purs, leur plus petite partie est un atome. La chimie
permet de faire des corps composés à partir de corps purs, mais pas de faire des
corps purs à partir d’autres corps purs...

 


Un peu d’histoire...

Les grecs anciens, et en particulier Démocrite, avaient déjà imaginé que la
matière devait être discrète et non continue, c’est à dire
qu’elle ne peut pas être divisée indéfiniment. Ils avaient ainsi postulé
l’existence de grains de matière indivisibles qu’ils appelèrent
atomes (atomos en grec signifie insécable). Néanmoins,
pendant des siècles, l’idée généralement admise était que toute matière pouvait
être formée à partir de quatre éléments fondamentaux : l’eau, l’air, la terre et
le feu...

Les notions modernes d’éléments et d’atomes sont apparues plus tard avec les
débuts de la chimie. La notion d’élément telle
qu’elle est connue actuellement a été définie en
1661 par
Robert Boyle. Ensuite, John Dalton en 1808 et Avogadro en 1811 élaborèrent la
notion d’atome et de molécule afin d’expliquer les réactions
chimiques, mais ce schéma ne fut adopté officiellement qu’en
1860.

Il fallut attendre la fin du XIXème siècle pour que l’atome soit
aussi étudié par les physiciens et pas seulement par les chimistes.

 


Qu’est-ce que le nombre atomique ?

Le nombre atomique est ce qui permet de différencier les
atomes
entre eux, il est égal au nombre d’électrons
ou de protons

contenus dans cet atome.

Par exemple, le nombre atomique du fer est 26, celui de l’oxygène est 8 et
celui de l’hydrogène est 1. Ce nombre permet de ranger les atomes dans une
table, appelée table périodique des éléments :

 

Table de Mendeleiev


Chaque case correspond à un atome différent avec son symbôle (Fe pour fer, O
pour oxygène, H pour hydrogène...) et son nombre atomique.

 


Combien y a-t-il d’atomes différents ?

En principe, il y a une infinité d’atomes différents, puisque le nombre
atomique peut varier de 1 à l’infini !

En pratique, le nombre d’atomes connus actuellement est d’environ 112, les
plus répandus sont ceux qui ont un nombre atomique faible, en particulier,
l’hydrogène est le corps le plus abondant (75% des atomes) dans l’univers. La
plupart des atomes de nombre atomique élevé ont été créés par réactions
nucléaires et se désintègrent très rapidement, on ne peut donc pas les trouver
dans la nature...

 


Comment sont créés les éléments ?

Les divers éléments qui existent dans la nature n’ont pas été créés au début
de l’univers mais sont principalement créés dans les étoiles.

Lors du Big Bang (le début de l’univers), les
protons,
neutrons
et électrons
se sont combinés pour former les atomes simples,
essentiellement l’hydrogène et l’hélium, mais aussi en plus faible quantité le
lithium, le béryllium et le bore.

A partir de cette matière primordiale, les premières étoiles
se forment, essentiellement constituées d’hydrogène. Grâce à la
fusion nucléaire
la plupart des atomes plus lourds (jusqu’au fer) sont alors
créés au sein des étoiles. Les atomes plus lourds que le fer
seraient créés lors de l’explosion de certaines étoiles, les supernovae.

Ainsi, le Soleil et son système planétaire dont nous faisons
partie ne peuvent avoir été formés qu’à partir d’atomes qui ont été synthétisés
dans des étoiles maintenant mortes.

 

La Terre et tout ce qui s’y trouve, en particulier les êtres vivants, sont donc constitués de poussière d’étoiles...

 


Peut-on transformer le plomb en or ?

Le rêve des alchimistes de transformer le plomb en or est en effet possible
en réalisant des réactions nucléaires, capables de transformer un noyau de plomb
en un noyau d’or. Mais, la quantité d’or ainsi produite est tellement faible par
rapport à l’énergie nécessaire que ces réactions ne présentent aucun intérêt
économique...

 


Qu’est-ce que l’anti-matière ?

L’anti-matière
est constituée d’anti-particules. Une anti-particule a
exactement la même masse
que la particule correspondante mais des
nombres quantiques opposés. Par exemple, l’anti-électron a une
charge électrique positive et de même amplitude que celle de l’électron.
En combinant des anti-protons, des anti-neutrons et des anti-électrons, il est
possible de faire des anti-atomes. Des atomes d’anti-hydrogène ont déjà été
produits.

Lorsqu’une particule de matière rencontre son anti-particule, elles s’annihilent
mutuellement en libérant la totalité de leur énergie sous forme de
rayonnement
. Les collisions particule-anti-particule sont couramment
utilisées dans les expériences de physique des particules.

<pLa durée de vie de l’anti-matière dans notre environnement est très faible
puisqu’elle rencontre rapidement de la matière et s’annihile alors. Il n’y a
donc pas d’anti-matière sur Terre ou dans le système solaire ni même dans notre
galaxie. Il semble même qu’il n’y ait nulle part dans l’univers d’anti-matière
en quantité importante, pouvant par exemple former des étoiles d’anti-matière.
Or, la matière et l’anti-matière sont supposées avoir été créées en quantités
égales lors du Big Bang. Le fait que toute l’anti-matière ait
disparu est un phénomène inexpliqué pour l’instant.

La première anti-particule, l’anti-électron, a été découverte en
1933 à
l’aide des rayons cosmiques. En effet, les particules du rayonnement cosmique
interagissent avec l’atmosphère et peuvent alors créer des anti-particules.

 


Pour en savoir plus...

Si vous voulez en savoir plus sur les éléments, vous pouvez consulter le site
suivant :

 



 
© David Calvet

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