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La molécule : un ensemble d'atomes

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Objectifs
  • Définir et interpréter la formule chimique d'une molécule en termes atomiques.
  • Manipuler le modèle moléculaire.

Niveau préconisé : 4e

Points clés
  • Lorsqu’au moins deux atomes s'associent, ils forment une molécule.
  • Une formule chimique renseigne sur la composition atomique d'une molécule.
  • Les formules chimiques des principales molécules sont :
    • Dioxygène : O2 ;
    • Eau : H2O ;
    • Dioxyde de carbone : CO2 ;
    • Monoxyde de carbone : CO ;
    • Méthane : CH4.
  • Un atome est représenté par un symbole chimique. Il peut être modélisé par une sphère d’une couleur correspondante.
  • L’association des sphères colorées (atomiques) constituent les modèles moléculaires.
Pour bien comprendre
  • La molécule
  • L'atome
Lorsqu’au moins deux atomes s'associent, ils forment une molécule.
1. La formule chimique d'une molécule

À chaque molécule, on attribue une formule chimique. 

Une formule chimique renseigne sur la composition atomique d'une molécule : elle permet de savoir de quels d'atomes la molécule est constituée et en quelle quantité.

Une molécule est électriquement neutre.

a. Écriture d'une formule chimique
Une formule chimique est écrite :
  • à partir du symbole de chaque sorte d’élément chimique présent dans la molécule ;
  • en ajoutant un indice. Cet indice est un nombre, noté en bas à droite du symbole de l’atome, qui indique le nombre de chaque sorte d'atome.
b. Formule chimique de quelques molécules
Exemple 1 : La molécule d'eau
La molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène (symbole H) et d'un atome d'oxygène (symbole O).
La formule chimique de l'eau est donc H2O.
H est suivi de l'indice 2 donc chaque molécule d'eau comporte deux atomes d'hydrogène.
O n'est suivi d'aucun indice donc chaque molécule d'eau ne comporte qu'un atome d'oxygène.
La formule chimique de l'eau
Exemple 2 : La molécule du butane
La molécule de butane a pour formule C4H10.
Elle est constituée de 4 atomes de carbone et de 10 atomes d’hydrogène.
Remarque 
Le nom d'une molécule permet parfois de connaitre sa composition et donc de déterminer sa formule chimique.
Exemple 3 : La molécule de dioxygène
Le préfixe « di » signifie deux. Une molécule de dioxygène est donc composée de deux atomes d'oxygène et sa formule est O2.
c. Les principales formules chimiques

Les formules chimiques suivantes sont les plus fréquemment utilisées au collège.

Nom de la molécule Formule chimique Composition atomique
Diazote N2 2 atomes d'azote
 Dioxygène O2  2 atomes d'oxygène 
Eau H2O 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène
Dioxyde de carbone CO2 1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène
Monoxyde de carbone CO 1 atome de carbone et 1 atome d'oxygène
Méthane CH4 1 atome de carbone et 4 atomes d'hydrogène
2. Le modèle d'une molécule
Les molécules, qui sont des regroupements d’au moins deux atomes, peuvent être modélisées à l'aide de sphères colorées : c'est le modèle moléculaire.
a. Modèle moléculaire de quelques molécules
Exemple 1 : La molécule de dioxygène (O2)
La molécule de dioxygène est constituée de deux atomes d'oxygène (dont le modèle est une boule rouge).
Le modèle moléculaire du dioxygène est une association de deux boules rouges :

Exemple 2 : La molécule d'eau (H2O)
La molécule d'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène.
Le modèle moléculaire de l'eau est donc une association de deux boules blanches et d'une boule rouge :

b. Les principaux modèles moléculaires

Voici les modèles moléculaires des principales molécules vues au collège :

Nom Formule Modèle moléculaire
Diazote N2  
Dioxygène O2
Eau H2O
Dioxyde de carbone CO2
Monoxyde de carbone CO
Méthane CH4

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