L'organisation structurale des atomes

L’organisation structurale des atomes

L’organisation structurale des atomes a souvent été comparée à celle du système solaire. En effet, notre système solaire est formé d’un soleil central autour duquel tournent sur des orbites définies des planètes. Chacune des différentes planètes, ainsi que le soleil, sont composés de matière. Par contre, entre le soleil et ses planètes c'est un immense "espace vide". Nous pouvons facilement comprendre qu'il y a beaucoup plus de vide que de matière dans le système solaire . . . et pourtant le système solaire est "quelque chose de matériel".

L'atome, tout comme le système solaire est constitué d'un soleil, le noyau et de petites planètes qui lui tournent autour, les électrons. Le noyau et les électrons constituent la matière de l’atome. Une caractéristique importante qu’il faut bien saisir afin de comprendre l’organisation de la matière, c’est que les différentes orbites d’un atome ne se trouvent pas toutes dans le même plan.

Les atomes ne sont donc pas des structures à deux dimensions mais bien des structures tridimensionnelles.

Les électrons sont des particules qui possèdent une charge électrique négative. Le noyau de l'atome est lui-même composé de particules appelées "protons" possédant une charge électrique positive, de particules sans charge électrique appelées "neutrons", et d'un ensemble de particules dites "sub-atomiques" comme les quarks, les leptons, les gluons, les pions, les hadrons, les mésons, les kaons, les neutrinos.

Dans un atome donné, le nombre des électrons est toujours égal au nombre de protons; c'est pourquoi nous pouvons dire d’un atome qu’il est électriquement neutre.

Même si le nombre de protons et d'électrons dans un atome est toujours identique il arrive parfois que le nombre de neutrons varie. Les atomes qui possèdent un même nombre d'électron et un même nombre de proton mais dont le nombre de neutron est différent s'appellent des isotopes.

L’oxygène par exemple, qui est un des constituants de l’air que nous respirons, est en réalité un mélange de trois isotopes d’oxygène. En effet, dans un échantillon d’oxygène la majorité des atomes (99,76%) possèdent huit neutrons mais certains en possèdent neuf et même dix. On identifie généralement chacun des isotopes par le symbole suivant ¹⁶O, ¹⁷O et ¹⁸O.

Le fait d’avoir un nombre de neutrons différent confère à quelques isotopes un certain niveau d’instabilité. En effet, certains isotopes peuvent modifier leur structure nucléaire pour atteindre un état de plus grande stabilité, c’est-à-dire retrouver un nombre normal de neutrons. Cette transformation s’accompagne généralement d’émission de rayons ou radiations. On parle alors d’isotopes radioactifs ou de radio-isotopes. L’utilisation des radio-isotopes a permis le développement de techniques diagnostiques sophistiquées couramment utilisées en médecine nucléaire, en biologie et en biochimie. Par exemple, l’injection de certains isotopes dans les vaisseaux sanguins nous permet de suivre, à l’aide d’appareils qui détectent les radiations émises par ces isotopes, leur cheminement dans le corps, leur lieu de stockage ou le lieu de leur désintégration. Ces observations permettent alors de dépister les lieux où il y a une accumulation démesurée de l’isotope secondaire à un trouble de fonctionnement, comme dans le cas de certaines tumeurs malignes. Ces émissions radioactives peuvent également endommager les cellules. Les radiations peuvent traverser un mur et un individu aussi facilement qu’une balle de golf peut traverser une vitre. Malgré le danger représenté par ces substances radioactives, nous pouvons les utiliser afin de traiter certains individus atteint de cancer; nous parlons alors de radiothérapie.