Les atomes et les molécules

Les atomes et les molécules

Démocrite, un ancien philosophe grec né environ 460 ans avant Jésus-Christ prétendit que tout ce qui existait dans l'univers connu, y compris l'âme humaine, était formé de minuscules particules qu'il nomma atomes . Il affirmait que ces atomes étaient indivisibles et que leur combinaison en de multiples possibilités était à la source de "toute chose". Les alchimistes du Moyen-Age quant à eux, ne connaissaient que quatre constituants de la matière: la terre, l'air, l'eau et le feu.

Ce n'est qu'au début du siècle dernier que prit naissance, dans l'esprit des scientifiques, l'hypothèse atomique qui permit de comprendre que toute la matière vivante, tout comme la matière inerte d'ailleurs, est formée des mêmes atomes. C'est l'arrangement particulier de ceux-ci qui est différent. De plus, cet arrangement varie continuellement dans la matière vivante alors qu'il est relativement stable dans la matière non vivante.

La caractéristique peut-être la plus extraordinaire des organismes vivants est qu’ils possèdent des structures anatomiques relativement complexes et extrêmement bien organisées. Cette caractéristique est tellement importante que l’on sait maintenant que tout organisme vivant qui ne peut maintenir l’équilibre dynamique entre ces différents éléments ou structures est voué à une mort certaine à plus ou moins longue échéance. En fait, cette complexité de l’organisation des différentes structures anatomiques origine du niveau moléculaire et, conséquemment de la complexité et de l’organisation des atomes qui sont les éléments de base de ces molécules.

Au même titre que la cellule est l’unité structurale et fonctionnelle des systèmes, l’atome constitue l’unité structurale et fonctionnelle des molécules qui composent la matière inerte et vivante.

Selon la théorie atomique moderne, la matière vivante et non vivante (aussi appelée matière inerte) est composée de petites unités structurales, les atomes.

Les chimistes ont réussi jusqu’à maintenant à identifier quelques 92 atomes naturels différents et près d’une quinzaine artificiels. Par convention, chacun de ces atomes est représenté par un symbole chimique: “Ca” pour le calcium, “C” pour le carbone, “O” pour l’oxygène, “H” pour l’hydrogène, “K” pour le potassium etc... Le corps humain est composé à partir de l’organisation de 24 de ces atomes dont l’oxygène, le carbone, l’hydrogène et l’azote représentent à eux seuls 96% du poids du corps.

Voici une liste des principaux atomes que l’on retrouve dans le corps humain.

ATOME	SYMBOLE CHIMIQUE	FONCTION DANS L'ORGANISME
CARBONE	C	Composant essentiel des molécules organiques comme les glucides, les lipides et les protides. On ne retrouve pas le carbone libre dans l'organisme mais plutôt incorporé dans les molécules.
HYDROGENE	H	Composant de l'eau et des molécules organiques. En tant qu'ions H+, il influence le pH des liquides présents dans l'organisme.
AZOTE	N	En tant que composant des acides aminés, des protéines et des acides nucléiques il tient une place essentielle dans le maintien de l'homéostasie.
OXYGENE	O	Composant de l'eau et de plusieurs autres molécules. C'est un gaz important pour la respiration cellulaire et la fabrication d'ATP (l’énergie des cellules).
CALCIUM	Ca	Utilisé pour la composition des os et des dents; il est de plus nécessaire pour l'activité musculaire et la coagulation sanguine.
CHLORE	Cl	À l'état ionique (Cl-), c'est un anion important de l'organisme. En tant que composant de l'acide chlorhydrique (HCl) de l'estomac, il joue un rôle majeur dans la digestion.
IODE	I	Utilisé dans la fabrication des hormones thyroïdiennes qui participent au maintien de la température corporelle à 37oC
FER	Fe	Composant essentiel de la molécule d'hémoglobine contenue dans les globules rouges. Il joue un rôle majeur dans le transport de l'oxygène aux cellules.
MAGNÉSIUM	Mg	Ion important dans plusieurs réactions ; on en retrouve également dans les os.
PHOSPHORE	P	Composant important des os, des dents, de plusieurs protéines et des acides nucléiques. Présent aussi dans les molécules riches en énergie telles que l'ATP.
POTASSIUM	K	À l'état ionique (K+), c'est le principal cation intracellulaire. Il participe à la conduction de l'influx nerveux et à la contraction musculaire.
SODIUM	Na	À l'état ionique (Na+), c'est le principal cation extracellulaire. Il est important dans le maintien du volume d'eau dans les différents compartiments de l'organisme et dans la conduction de l'influx nerveux.
SOUFFRE	S	Composant de plusieurs protéines, particulièrement de la protéine contractile des muscles et de l'insuline.
N.B. De nombreux éléments ne sont présents qu'en petites quantités dans l'organisme; on appelle ces éléments les "OLIGO-ÉLÉMENTS". On y retrouve : le chrome, le cobalt, le cuivre, le fluor, le manganèse, le molybdène, le sélénium, le silicium, l'étain, le vanadium et le zinc.

Pour en connaître juste un peu plus sur les atomes:

C'est donc l'organisation de ces atomes et de ces molécules qui est à la base de tout ce qui nous entoure. On appelle matière tout ce qui possède une masse. On dit que la matière est constituée de "mélanges" et de "substances pures".

Une substance pure possède des propriétés physiques et chimiques qui lui sont propres et qui sont également constantes. On y retrouve:

les éléments qui sont indécomposables en d'autres substances. La plus petite partie d'un élément est l'atome, certains éléments existants sous forme moléculaire (Ex.: sodium (Na), potassium (K), oxygène (O2)).

les composés qui contiennent des proportions définies de divers éléments. Ils nécessitent un processus chimique pour être séparés en leurs éléments. La plus petite partie d'un composé est la molécule (Ex.: eau (H2O; le sel (NaCl); l'ammoniaque (NH3)).

Un mélange contient, en proportions variables, différentes substances qui sont toutes séparables par des procédés physiques. On y retrouve:

	les mélanges homogènes dont la composition est identique en tout point. On a une seule phase apparente. (Ex.: l'eau salée, l'air, les alliages).
	les mélanges hétérogènes dont la composition varie dans l'espace. Les composants sont distinguables; on a plusieurs phases (Ex. Le mortier, la boue, le granite).

Ainsi, les atomes s'organisent en structures plus ou moins complexes, les molécules. Traditionnellement, on divise les molécules en deux grandes familles selon qu'elles contiennent ou non du carbone: les molécules inorganiques et les molécules organiques. On peut résumer l'organisation de la matière de la façon suivante: