--- title: "Atomes et molécules" book: "La chimie à l’école — Années 1 à 12" subject: chemistry language: fr chapter: 11 exercises: 12 source: https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules license: CC-BY-NC-SA-4.0 credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)" --- # Chapitre 11 — Atomes et molécules Prends une goutte d’eau et coupe-la en deux. Chaque moitié est encore de l’eau. Coupe une moitié en deux, encore, et encore. Pourrait-on continuer indéfiniment, ou finirait-on par obtenir un morceau si petit que le couper une fois de plus donnerait quelque chose qui n’est plus du tout de l’eau ? Vers 400 av. J.-C., le penseur grec Démocrite a deviné la réponse : la matière est faite de minuscules morceaux que l’on ne peut pas couper, qu’il a appelés *[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom)*, du grec signifiant « insécable ». Il a fallu plus de deux mille ans, et le travail des chimistes du xix e siècle, pour faire de cette intuition une science. Ce chapitre décrit ces morceaux — les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) — et la façon dont ils se regroupent en [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule). **Rappel.** Un [corps pur](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-pure-substance), comme l’eau ou le dioxygène, est constitué d’une seule [espèce chimique](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-species) ; un [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture), comme l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air), en contient plusieurs ([Chapitre 8](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#ch-g6-pure-substances-and-mixtures)). L’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) contient environ quatre cinquièmes de diazote et un cinquième de dioxygène ([Chapitre 4](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#ch-g4-air-a-mixture-of-gases)). ## 11.1 Les atomes **Définition 11.1 (Atome).** Toute la matière est construite à partir de particules extrêmement petites appelées *atomes*. Il n’existe dans la nature qu’une centaine de sortes d’atomes différentes, et chaque substance — l’eau, l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air), le fer, le sucre, notre propre corps — est faite d’atomes de quelques-unes de ces sortes. **Proposition 11.2 (Les atomes sont minuscules).** Le plus petit [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom), l’[atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène, mesure environ un dix-millionième de millimètre de diamètre ; les autres sont au plus quelques fois plus gros. Dix millions d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène alignés formeraient une ligne d’un millimètre. Pour se le représenter : si une pomme était agrandie jusqu’à la taille de la Terre, chacun de ses [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) aurait à peu près la taille d’une petite cerise. **Remarque 11.3 (Vus sans être vus).** Aucun microscope utilisant la lumière ne peut montrer un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) : les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) sont bien plus petits que les ondes lumineuses. Depuis les années 1980, des microscopes spéciaux, qui palpent une surface avec une pointe extrêmement fine, fournissent des images où les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) isolés apparaissent comme des bosses. **Définition 11.4 (Symbole d’un atome).** Chaque sorte d’[atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) a un nom et un *symbole* : une lettre majuscule, parfois suivie d’une lettre minuscule. Le symbole est le même dans toutes les langues. | [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) | [symbole](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) | | couleur du modèle | [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) | [symbole](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) | | couleur du modèle | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | hydrogène | $\ce{H}$ | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-f9085e9eeda0.svg) | blanc | sodium | $\ce{Na}$ | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-aa6acdf1b315.svg) | violet | | carbone | $\ce{C}$ | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-dc0afccd9ffc.svg) | noir | soufre | $\ce{S}$ | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-bda87a58dc28.svg) | jaune | | azote | $\ce{N}$ | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-aa147a4b8e2d.svg) | bleu | chlore | $\ce{Cl}$ | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-fb62d4440b79.svg) | vert | | oxygène | $\ce{O}$ | ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-c6acc93faca6.svg) | rouge | fer, cuivre | $\ce{Fe}$, $\ce{Cu}$ | | — | **Remarque 11.5 (D’où viennent les symboles).** La plupart des [symboles](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) sont les premières lettres du nom : $\ce{H}$ pour l’hydrogène, $\ce{C}$ pour le carbone, $\ce{O}$ pour l’oxygène. Certains viennent d’un nom latin plus ancien : $\ce{Na}$ pour le sodium (*natrium*), $\ce{Fe}$ pour le fer (*ferrum*), $\ce{Cu}$ pour le cuivre (*cuprum*). La seconde lettre est toujours minuscule : $\ce{Co}$ est l’[atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de cobalt, tandis que CO, avec un O majuscule, est tout autre chose. **Histoire des sciences — Les atomes de Dalton, 1808.** En 1808, le chimiste John Dalton publia un tableau des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) alors connus, chacun dessiné comme un petit cercle portant son propre signe. Il fut le premier à affirmer que tous les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’une même sorte ont le même poids, et que les chimistes pouvaient comparer ces poids. Mais il supposait aussi que l’eau était un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène lié à un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène ; il fallut encore cinquante ans pour que les chimistes s’accordent sur le fait qu’une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) d’eau contient *deux* [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène. ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/img-029f0402624a.jpg) ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/img-fe32a4ca4e3d.jpg) *John Dalton (1766–1844).* *Le tableau de Dalton de 1808 : son eau, le signe 21, est un cercle d’hydrogène à côté d’un cercle d’oxygène.* ## 11.2 Les molécules **Définition 11.6 (Molécule).** Une *molécule* est un groupe d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) solidement liés entre eux. Une molécule est le plus petit morceau d’une substance qui soit encore cette substance : une molécule d’eau est la plus petite quantité d’eau possible. **Exemple 11.7 (Sept molécules).** - la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de *dihydrogène* : deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène ; - la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de *dioxygène* , que nous respirons : deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène ; - la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de *diazote* , les quatre cinquièmes de l’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) : deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’azote ; - la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) d’ *eau* : deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène et un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène ; - la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de *dioxyde de carbone* , que nous expirons : un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone et deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène ; - la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de *méthane* , le principal constituant du gaz naturel brûlé dans les cuisinières : un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone et quatre [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène ; - la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de *protoxyde d’azote* , un gaz anesthésiant : deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’azote et un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène. ![Modèles moléculaires éclatés des sept molécules de l’. Chaque bâtonnet représente une liaison entre deux atomes ; pourquoi certains atomes partagent deux ou trois bâtonnets est expliqué dans un chapitre suivant.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-3905bf572b70.svg) *Modèles moléculaires éclatés des sept [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de l’[Exemple 11.7](#ex-g7-atoms-and-molecules-seven). Chaque bâtonnet représente une liaison entre deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ; pourquoi certains [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) partagent deux ou trois bâtonnets est expliqué dans un chapitre suivant.* **Proposition 11.8 (Les molécules d’un corps pur et d’un mélange).** Dans un [corps pur](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-pure-substance) constitué de [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule), toutes les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) sont identiques : l’eau pure ne contient que des [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) d’eau. Un [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) contient des [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de plusieurs sortes : l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) est surtout fait de [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de diazote et de [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène, environ quatre de diazote pour une de dioxygène, avec quelques [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’argon qui restent isolés, et très peu de [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone. ![Un zoom énorme. À gauche : dans l’air, les molécules de diazote (bleues) sont bien plus nombreuses que celles de dioxygène (rouges), et un atome d’argon (bleu pâle) voyage seul ; les molécules d’un gaz sont très éloignées les unes des autres. À droite : dans l’eau liquide, les molécules sont toutes identiques et se touchent.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/fig-8ef7db2b2219.svg) *Un zoom énorme. À gauche : dans l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air), les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de diazote (bleues) sont bien plus nombreuses que celles de dioxygène (rouges), et un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’argon (bleu pâle) voyage seul ; les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) d’un gaz sont très éloignées les unes des autres. À droite : dans l’eau liquide, les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) sont toutes identiques et se touchent.* ## 11.3 Les formules chimiques **Définition 11.9 (Formule chimique).** La *formule chimique* d’une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) énumère les [symboles](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) de ses [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom), chacun suivi d’un petit nombre écrit en bas à droite — l’*indice* — qui donne le nombre d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de cette sorte que contient la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule). Un indice 1 ne s’écrit pas. **Exemple 11.10 (Les sept formules).** Les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de l’[Exemple 11.7](#ex-g7-atoms-and-molecules-seven) ont pour formules : | [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) | formule | [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) | | --- | --- | --- | | dihydrogène | $\ce{H2}$ | 2 hydrogènes | | dioxygène | $\ce{O2}$ | 2 oxygènes | | diazote | $\ce{N2}$ | 2 azotes | | eau | $\ce{H2O}$ | 2 hydrogènes, 1 oxygène | | dioxyde de carbone | $\ce{CO2}$ | 1 carbone, 2 oxygènes | | méthane | $\ce{CH4}$ | 1 carbone, 4 hydrogènes | | protoxyde d’azote | $\ce{N2O}$ | 2 azotes, 1 oxygène | **Méthode 11.11 (Lire une formule).** Pour lire la formule d’une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) : 1. la découper en [symboles](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) : chacun commence par une majuscule ; 2. après chaque [symbole](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) , lire l’ [indice](#def-g7-atoms-and-molecules-formula) (pas d’ [indice](#def-g7-atoms-and-molecules-formula) veut dire 1) ; 3. additionner les [indices](#def-g7-atoms-and-molecules-formula) pour obtenir le nombre total d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) . Pour $\ce{C2H6O}$ (l’éthanol, l’alcool des boissons) : 2 carbones, 6 hydrogènes, 1 oxygène, soit 9 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) en tout. **Remarque 11.12 (Un nombre devant).** Un nombre écrit devant une formule compte des [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) : $\ce{3H2O}$ désigne trois [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) d’eau, qui contiennent ensemble 6 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène et 3 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène. Il ne faut pas confondre $\ce{O2}$, une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) formée de deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène, avec $\ce{2O}$, deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène qui ne sont pas liés. **Exemple 11.13 (Le méthane dans la cuisine).** Le gaz naturel d’une cuisinière est surtout du méthane, $\ce{CH4}$. Chacune de ses [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) est un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone entouré de quatre [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène. Ce gaz est invisible et n’a pas d’odeur : l’odeur du « gaz » est celle d’une substance ajoutée exprès, pour qu’une fuite se remarque. ![La flamme bleue d’une cuisinière à gaz : le méthane du gaz naturel brûle.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/img-f79dfd750e3e.jpg) *La flamme bleue d’une cuisinière à gaz : le méthane du gaz naturel [brûle](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/5-la-combustion-ce-dont-un-feu-a-besoin#def-g4-what-a-fire-needs-burning).* ## 11.4 Les modèles moléculaires **Remarque 11.14 (Les modèles et leurs couleurs).** Les chimistes construisent des *modèles moléculaires* avec des boules pour les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) et des bâtonnets pour les liaisons entre eux. Les couleurs sont une convention utilisée dans le monde entier — carbone noir, hydrogène blanc, oxygène rouge, azote bleu — et non la vraie couleur des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) : un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) isolé n’a aucune couleur. Un modèle montre aussi la forme d’une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule), ce que ne fait pas une formule : la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) d’eau est coudée, la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone est linéaire. ![Une boîte de modèles moléculaires : des boules pour les atomes, percées de trous pour les bâtonnets qui représentent les liaisons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g7-atoms-and-molecules/img-35f13914d8de.jpg) *Une boîte de modèles moléculaires : des boules pour les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom), percées de trous pour les bâtonnets qui représentent les liaisons.* **Méthode 11.15 (D’un modèle à une formule).** Pour écrire la formule d’une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) à partir de son modèle : 1. nommer les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’après leurs couleurs ; 2. compter les boules de chaque couleur ; 3. écrire les [symboles](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) avec les nombres en [indice](#def-g7-atoms-and-molecules-formula) , le carbone d’abord, puis l’hydrogène, puis les autres [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) dans l’ordre alphabétique de leurs [symboles](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) . Une boule noire liée à quatre boules blanches : un carbone, quatre hydrogènes, $\ce{CH4}$. ## 11.5 Exercices **Exercice 11.1 ★.** Qu’est-ce qu’un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ? Qu’est-ce qu’une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) ? **Solution de Exercice 11.1.** Un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) est l’une des particules extrêmement petites à partir desquelles toute la matière est construite (il en existe une centaine de sortes). Une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) est un groupe d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) solidement liés entre eux, le plus petit morceau d’une substance qui soit encore cette substance. **Exercice 11.2 ★.** Donne les [symboles](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol) de l’hydrogène, du carbone, de l’azote, de l’oxygène, du sodium et du fer. **Solution de Exercice 11.2.** $\ce{H}$, $\ce{C}$, $\ce{N}$, $\ce{O}$, $\ce{Na}$, $\ce{Fe}$. **Exercice 11.3 ★.** Combien d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de chaque sorte y a-t-il dans une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone, $\ce{CO2}$ ? Combien d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) en tout ? **Solution de Exercice 11.3.** 1 [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone et 2 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène : 3 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) en tout. **Exercice 11.4 ★.** Nomme les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) $\ce{H2O}$, $\ce{O2}$, $\ce{CH4}$ et $\ce{N2}$. **Solution de Exercice 11.4.** Eau, dioxygène, méthane, diazote. **Exercice 11.5 ★.** Une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde d’azote, un gaz brun présent dans l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) pollué, est formée d’un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’azote et de deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène. Écris sa formule. **Solution de Exercice 11.5.** $\ce{NO2}$. **Exercice 11.6 ★★.** Explique la différence entre $\ce{O2}$ et $\ce{2O}$, et entre $\ce{CO}$ et $\ce{Co}$. **Solution de Exercice 11.6.** $\ce{O2}$ est une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) formée de deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène liés ; $\ce{2O}$ désigne deux [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène séparés. $\ce{CO}$ est une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) formée d’un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone et d’un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène (deux majuscules, deux [symboles](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol)) ; $\ce{Co}$ est un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de cobalt (un seul [symbole](#def-g7-atoms-and-molecules-symbol), une majuscule puis une minuscule). **Exercice 11.7 ★★.** Combien d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène et combien d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène y a-t-il dans $\ce{3H2O}$ ? Dans $\ce{5O2}$ ? **Solution de Exercice 11.7.** $\ce{3H2O}$ : $3\times 2 = 6$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène et $3\times 1 = 3$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène. $\ce{5O2}$ : pas d’hydrogène, $5\times 2 = 10$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène. **Exercice 11.8 ★★.** Un modèle est formé d’une boule noire liée à deux boules rouges. Nomme les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom), écris la formule et nomme la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule). **Solution de Exercice 11.8.** Le noir est le carbone, le rouge l’oxygène : un carbone, deux oxygènes, $\ce{CO2}$, le dioxyde de carbone. **Exercice 11.9 ★★.** Dans le tableau de Dalton, l’eau est formée d’un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène et d’un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène. Écris la formule que Dalton avait en tête, et dis combien d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) il manque à sa [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) d’eau. **Solution de Exercice 11.9.** L’eau de Dalton était $\ce{HO}$. La vraie [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule), $\ce{H2O}$, a un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène de plus : il manquait un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) à la [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de Dalton. **Exercice 11.10 ★★.** L’eau pure est-elle un [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) ? Et l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) ? Réponds en décrivant les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) que chacun contient. **Solution de Exercice 11.10.** L’eau pure n’est pas un [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) : toutes ses [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) sont des [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) $\ce{H2O}$ identiques. L’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) est un [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) : il contient des [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de diazote, des [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène, des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’argon et quelques [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone. **Exercice 11.11 ★★★.** Un [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène mesure environ un dix-millionième de millimètre de diamètre. Combien d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène, côte à côte, formeraient une ligne de $1\,\mathrm{cm}$ ? Et une ligne aussi longue qu’un terrain de football, $100\,\mathrm{m}$ ? **Solution de Exercice 11.11.** Dix millions d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) font $1\,\mathrm{mm}$, donc $1\,\mathrm{cm}$ $= 10\,\mathrm{mm}$ en demande $10 \times$ dix millions $=$ cent millions d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom). $100\,\mathrm{m} = 100\,000$ mm en demande $100\,000\times$ dix millions $=$ un million de millions d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom). **Exercice 11.12 ★★★.** Le glucose, le sucre qui nourrit nos cellules, a pour formule $\ce{C6H12O6}$. Combien d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de glucose contient-elle ? Quel pourcentage d’entre eux sont des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’hydrogène ? Quel pourcentage sont des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone ? **Solution de Exercice 11.12.** $6 + 12 + 6 = 24$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom). Hydrogène : $\frac{12}{24} = 50\,\%$. Carbone : $\frac{6}{24} = 25\,\%$ (et oxygène les $25\,\%$ restants). ## 11.6 Problème : les atomes d’un souffle **Problème 11.1.** Problème du week-end — compter les atomes d’une bouffée d’air, avant et après son passage dans nos poumons Le diazote traverse les poumons sans changer : il fait donc un bon étalon. Dans l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) sec, pour 78 [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de diazote, il y a environ 21 [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène et 1 [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’argon : 100 particules ([molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) ou [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) isolés) en tout. Dans l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) expiré, une fois sa vapeur d’eau retirée, les mêmes 78 [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de diazote sont accompagnées d’environ 16 [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène, 4 [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone et 1 [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’argon. **Partie I — L’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) que nous inspirons.** 1. Écris les formules des [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de diazote, de dioxygène et de dioxyde de carbone, et donne le nombre d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de chacune. 2. L’argon est compté en [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) , et non en [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) . Que nous apprend ce fait sur l’argon ? 3. Dans ces 100 particules d’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) inspiré, combien y a-t-il d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’azote ? Combien d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène ? 4. Combien d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) y a-t-il en tout dans ces 100 particules ? 5. Quel pourcentage de ces [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) sont des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’azote ? Arrondis à l’unité. **Partie II — L’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) que nous expirons.** 6. Dans l’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) expiré qui accompagne les mêmes 78 [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de diazote, combien y a-t-il d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène dans les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène ? Dans les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone ? En tout ? 7. Compare avec la question 3. Combien d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène manque-t-il ? Dans quelle [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) , fabriquée dans le corps avec l’hydrogène des aliments et retirée ici avec la vapeur d’eau, sont-ils partis ? 8. Combien y a-t-il d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone dans l’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) inspiré ? Dans l’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) expiré ? 9. L’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) n’apporte aucun [atome](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone dans les poumons. D’où peuvent venir les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone du souffle ? (Pense à ce que le corps utilise pour vivre.) 10. Combien de [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène ont disparu, et combien de [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone sont apparues ? **Partie III — Le bilan.** 11. Décris le modèle éclaté de chacune des quatre sortes de particules de l’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) expiré, avec les couleurs des boules (l’argon est représenté par une seule boule bleu pâle). 12. Combien y a-t-il d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) en tout dans l’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) expiré séché ? De combien d’ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) dépasse-t-il l’ [air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) inspiré ? Explique la différence à l’aide des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone gagnés et des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène manquants. **Solution de Problème 11.1.** **1.** Diazote $\ce{N2}$, 2 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ; dioxygène $\ce{O2}$, 2 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ; dioxyde de carbone $\ce{CO2}$, 3 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom). **2.** Les [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’argon ne s’assemblent pas en [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) : l’argon est fait d’[atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) isolés. **3.** Azote : $78 \times 2 = 156$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom). Oxygène : $21\times 2 = 42$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom). **4.** $156 + 42 + 1 = 199$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom). **5.** $\frac{156}{199} \approx 0.78$, soit environ $78\,\%$. **6.** Dans les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène : $16\times 2 = 32$ ; dans les [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone : $4 \times 2 = 8$ ; en tout $32 + 8 = 40$. **7.** Il manque $42 - 40 = 2$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène : l’équivalent d’une [molécule](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène. Ils sont partis dans des [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) d’eau, $\ce{H2O}$, que le corps fabrique avec l’hydrogène de ses aliments ; cette eau sort en partie sous forme de vapeur d’eau dans le souffle (retirée dans ces chiffres). **8.** [Air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) inspiré : 0. [Air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) expiré : 4 (un dans chaque $\ce{CO2}$). **9.** Des aliments que le corps utilise : les sucres et les graisses contiennent des [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone, et le corps les rejette dans le dioxyde de carbone qu’il expire. **10.** $21 - 16 = 5$ [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxygène ont disparu et 4 [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone sont apparues. **11.** Diazote : deux boules bleues reliées par trois bâtonnets. Dioxygène : deux boules rouges reliées par deux bâtonnets. Dioxyde de carbone : une boule noire entre deux boules rouges, chacune reliée à elle par deux bâtonnets, en ligne droite. Argon : une seule boule bleu pâle. **12.** $156 + 32 + 12 + 1 = 201$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) (les 4 [molécules](#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de dioxyde de carbone contiennent 12 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom)). C’est $201 - 199 = 2$ [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de plus que l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) inspiré : 4 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de carbone gagnés grâce aux aliments, moins les 2 [atomes](#def-g7-atoms-and-molecules-atom) d’oxygène partis dans l’eau.