Les atomes, liaisons dangereuses ?

Cette image au microscope électronique montre un enclos composé de 48 atomes de fer, créé par des scientifiques en vue d'inventer de nouveaux matériaux pour les composants informatiques. Crédits photo : AP
HISTOIRES DE SAVOIR - La chronique de Jean-Luc Nothias du 29 octobre.

La chimie souffre d'une mauvaise image de marque. En prononçant son nom, on voit soit un laboratoire où des cornues, des alambics et autres récipients bouillonnent et fument devant une blouse blanche échevelée, soit des usines sur lesquelles fleurissent des têtes de mort sur fond de fumées très suspectes. Les «produits chimiques» sont synonymes de «poisons». Pourtant, on pourrait presque dire que tout est chimie, puisque c'est le trait d'union entre la physique et la biologie.

C'est grâce à la chimie des atomes et des molécules que la matière existe sous ses trois formes, solide, liquide et gazeuse. Et c'est encore grâce à la chimie qu'il existe autant de molécules différentes. La chimie permet aux 115 éléments naturels de se marier ou non entre eux. Leurs combinaisons peuvent donner naissance à une quasi-infinité de molécules. Il y a ainsi plus de 100 000 molécules différentes dans le corps humain. Et les matériaux du futur sont déjà là, en germe, quelque part dans cet immense ballet chimique.




Tout est donc affaire de liaison. Elles sont principalement de trois types. La plus forte est la liaison covalente. Elle va s'établir entre deux atomes qui ont le même niveau de «désir» électromagnétique. Une même faim électronique, qui ne doit pas être trop importante. Ils vont mettre en commun un ou plusieurs électrons sur leur couche externe pour assouvir cette petite faim. C'est ce qu'il se passe entre deux atomes d'hydrogène qui forment la molécule du gaz hydrogène. Ou entre deux atomes d'oxygène pour créer la molécule du gaz oxygène. Ces couples sont très stables car les deux partenaires sont rassasiés. Leur union fait qu'ils sont plus durables que s'ils étaient tout seuls.

«Mariage» des contraires

Cela ne veut pas dire que l'hydrogène ou l'oxygène sont monogames. Ainsi, l'hydrogène célibataire aime également convoler par exemple avec un atome de chlore pour former HCl, le chlorure d'hydrogène dont la forme liquide en solution aqueuse est l'acide chlorhydrique.

Le deuxième type de liaison entre atomes est la liaison dite ionique. Grâce à elle, on a du sel, des coquilles d'œuf, des détergents, etc. La liaison ionique ne peut se faire qu'entre atomes différents. Elle repose en effet sur le fait que le «mariage» va se faire entre atomes électriquement chargés, l'un positivement, l'autre négativement. C'est donc l'attraction des contraires. Et la liaison ionique a le pouvoir de véritablement transformer les atomes. Par exemple, si deux atomes de chlore se rencontrent, ils peuvent convoler avec une liaison covalente et former un gaz jaune-vert plus dense que l'air, toxique et d'odeur désagréable. Mais qu'un atome de chlore rencontre un atome de sodium (un métal mou argenté) et ils peuvent entamer une liaison ionique qui va les amener à former du chlorure de sodium qui est le… sel de table.

Le troisième type de liaison est appelé faible. Elle ne conduit pas à des unions de couples mais vise à assurer une cohésion «sociale» entre diverses molécules. On distingue la liaison dite hydrogène et celle de Van der Waals, du nom de celui qui l'a mise en évidence.

Féroce bataille

La liaison hydrogène n'a qu'un dixième de la force d'une liaison covalente. Mais c'est le roseau face au chêne : sa force est dans son élasticité. Et le meilleur exemple de son importance est tout simplement l'eau. Une molécule d'eau est faite d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène. La molécule ainsi formée est légèrement polarisée : à une de ses extrémités, elle est un petit peu positive, à l'autre extrémité, un peu négative. Les molécules d'eau vont donc se «lier» entre elles en fonction de ces attractions électriques.

La liaison de Van der Waals est encore plus faible. Elle repose aussi sur des différences de polarité entre molécules. L'exemple le plus parlant de ce type de liaison est la mine du crayon à papier. Cette mine est constituée de millions de couches de carbone. Ce sont les forces de Van der Waals qui maintiennent ensemble ce «mille-feuille» atomique.

On le voit, la grande majorité des liaisons entre atomes et molécules sont calmes et bénéfiques. Mais certaines sont dangereuses car elles excitent les jalousies. Faites se rencontrer par exemple des molécules d'eau et des molécules d'acide sulfurique et vous verrez qu'une féroce bataille va s'engager pour réassortir les couples. Mieux vaut ne pas s'en mêler.
Source:le figaro

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