Questions - Réponses

Sciences

Comment utiliser les atomes?

Question de Hugo, 15 ans

Didier Perret

Réponse de Didier Perret

Docteur

Section de chimie et biochimie
Université de Genève

Bonjour Hugo!

Tu n’as plus l’âge de jouer aux briques Lego™, mais l’analogie avec les atomes peut tout de même te parler. Reprenons donc ta question et reformulons-la ainsi: "Comment utiliser les Lego™ ?".

Avec les légendaires Lego™, deux options principales s’offrent à nous: soit acquérir des briques "en vrac" avec des couleurs et des dimensions variées si possible, soit acquérir des boîtes spécialisées du type "Lego™ Technic", qui contiennent exactement le bon nombre de briques pour construire l’objet reproduit en photo sur le carton (pour autant qu’on suive scrupuleusement les instructions de montage).

Pour notre analogie, les atomes sont évidemment les briques individuelles du jeu Lego™. Tous les éléments naturels et artificiels envisageables dans l’Univers sont actuellement au nombre de 118, et ils sont agencés dans le fameux Tableau Périodique des Eléments, créé par Dmitri Mendeleïev en 1869 (on fête cette année les 150 ans de l’existence de ce tableau).

Utiliser les briques Lego™, c’est emboîter des briques qui peuvent s’emboîter entre elles (ce n’est pas toujours le cas) pour former des entités plus complexes et plus grandes, qui tiennent si possible de manière cohérente. Dans le monde des éléments chimiques, on peut aussi lier entre eux des atomes qui peuvent se lier entre eux (ce n’est pas toujours le cas, selon des règles subtiles dictées par les propriétés physico-chimiques des éléments) pour former des molécules, si possible suffisamment stables pour pouvoir exister. Les briques élémentaires Lego™ sont les atomes, et les assemblages stables de briques Lego™ sont les molécules stables qui résultent de notre opération de construction.

Lorsqu’on utilise une boîte spécialisée du type "Lego™ Technic", on suit un protocole existant qui nous permet d’obtenir au final un assemblage cohérent et stable. C’est la même chose avec les atomes, puisqu’il existe dans la littérature scientifique des myriades de "modes d’emploi" qui permettent de construire des molécules à partir d’entités plus simples (pour autant qu’on suive scrupuleusement le mode opératoire). Et lorsqu’on utilise des briques Lego™ "en vrac", on crée son propre mode opératoire et on teste la construction de nouvelles molécules; parfois cela fonctionne (parce qu’on aura suivi les règles dictées par les propriétés intimes des éléments) et parfois cela ne fonctionne pas (parce qu’il faut par exemple utiliser des "auxiliaires de réaction" comme des catalyseurs qui permettront à la réaction de démarrer).

Bien évidemment, le chimiste connaît déjà la plupart des lois de la Nature qui gèrent les interactions entre atomes, et il peut ainsi s’en inspirer pour créer de nouvelles molécules, sans avoir besoin de procéder à de fastidieuses étapes d’essai-erreur (mélanger n’importe quelles entités entre elles pour voir ce qu’il en ressort). Et lorsqu’il aura créé une nouvelle molécule, il pourra rédiger un "mode d’emploi" qui sera ensuite utilisable par n’importe quel chimiste sur la planète, à l’image du "Lego™ Technic" que n’importe quel enfant digne de ce nom construirait en suivant les règles de construction.

17 avril 2019

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