Quels sont les éléments diatomées?



Le éléments diatomiques, appelées molécules diatomiques homonucléaires, ne sont composées que de deux atomes des mêmes éléments chimiques (Helmenstine, 2017).

Certains éléments ne peuvent pas exister par eux-mêmes, même lorsqu'ils sont isolés de tout autre type d'atome. Les éléments de cette nature se combinent avec des atomes du même élément pour être stables.

En d'autres termes, l'hydrogène, un élément diatomique, ne peut être seul. Il ne peut pas exister simplement H.

L'hydrogène est tellement réactif que lorsqu'il est isolé de tout sauf de l'hydrogène, il se combine pour former une molécule diatomique (de deux atomes).

Par conséquent, le gaz hydrogène, qui est parfois utilisé comme combustible, existe en tant que H2 (Éléments diatomiques, S.F.).

Molécules diatomiques

Les molécules diatomiques contiennent deux atomes liés chimiquement. Si les deux atomes sont identiques, comme par exemple la molécule d’oxygène (O2), compose une molécule diatomique homonucléaire, alors que si les atomes sont différents, comme dans la molécule de monoxyde de carbone (CO), elle forme une molécule diatomique hétéronucléaire.

Les molécules contenant plus de deux atomes sont appelées molécules polyatomiques, par exemple le dioxyde de carbone (CO)2) et de l'eau (H2O). Les molécules de polymère peuvent contenir plusieurs milliers d'atomes composants (Encyclopædia Britannica, 2016).

Il y a sept éléments qui forment des molécules diatomiques. Les 5 gaz suivants des éléments se retrouvent sous forme de molécules diatomiques à température et pression ambiante:

-Hydrogène - H2

-Azote - N2

-Oxygène - O2

-Fluorure - F2

-Cloro - Cl2

Le brome et l'iode existent généralement sous forme liquide, mais également sous forme de gaz diatomiques à des températures légèrement plus élevées, formant un total de 7 éléments diatomiques.

-Bromo - Br2

-Yodo - I2

Les éléments diatomiques sont des halogènes (fluor, chlore, brome, iode) et des éléments à terminaison -géno (hydrogène, oxygène, azote). L'astatine est un autre halogène, mais son comportement est inconnu (Helmenstine A., 2014).

Propriétés des éléments diatomiques

Toutes les molécules diatomiques sont linéaires, ce qui correspond à la disposition spatiale la plus simple des atomes.

Il est pratique et courant de représenter une molécule diatomique comme deux masses ponctuelles (les deux atomes) reliées par un ressort sans masse.

Les énergies impliquées dans les mouvements de la molécule peuvent être divisées en trois catégories:

  • Les énergies de traduction (la molécule qui se déplace du point A au point B)
  • Les énergies de rotation (la molécule tournant autour de son axe)
  • Energies vibratoires (molécules qui vibrent de diverses manières)

Tous les éléments diatomiques sont des gaz à température ambiante à l'exception du brome et de l'iode qui sont liquides (l'iode peut même être à l'état solide) et tous les éléments diatomiques, à l'exception de l'oxygène et de l'azote, sont reliés par une simple liaison.

La molécule d'oxygène a ses deux atomes liés par une double liaison et celle de l'azote par une triple liaison (Boundless, S.F.).

Quelques éléments diatomiques

L'hydrogène

Hydrogène (H2), avec un numéro atomique de 1, est un gaz incolore qui n’a été découvert formellement par Henry Cavendish qu’en 1766, mais qui a été retrouvé accidentellement environ cent ans plus tôt par Robert Boyle.

Figure 1: structure de la molécule d'hydrogène.

C'est un gaz incolore, inodore et non toxique qui existe naturellement dans notre univers. Étant le premier élément du tableau périodique, l’hydrogène est le plus léger et le plus abondant de tous les éléments chimiques de l’univers, car il représente 75% de sa masse.

Azote

Azote (N2) a un nombre atomique de sept et constitue environ 78,05% de l'atmosphère de la Terre en volume.

C'est un gaz inodore, incolore et surtout inerte, qui reste incolore et inodore à l'état liquide.

Figure 2: structure de la molécule d'azote.

Oxygène

Oxygène (O2) a un numéro atomique de huit. Ce gaz incolore et inodore a huit protons dans le noyau et est bleu pâle dans ses états liquide et solide.

Un cinquième de l'atmosphère terrestre est composé d'oxygène et constitue le troisième élément le plus abondant dans l'univers en masse.

Figure 3: structure de la molécule d'oxygène.

L'oxygène est l'élément le plus abondant en masse dans la biosphère terrestre. La forte concentration d'oxygène dans l'atmosphère est le résultat du cycle de l'oxygène de la Terre, qui dépend principalement de la photosynthèse des plantes (Oxygen Facts, S.F.).

Fluor

Fluorure (F2) a un numéro atomique de neuf et est le plus réactif et électronégatif de tous les éléments. Cet élément non métallique est un gaz jaune pâle qui fait partie du groupe halogène.

George Gore était apparemment le premier scientifique à isoler le fluor, mais son expérience a explosé lorsque le fluor produit a réagi avec l'hydrogène.

Figure 4: structure de la molécule de fluor.

En 1906, Ferdinand Frederic Henri Moissan a reçu le prix Nobel de chimie pour ses travaux sur l'isolation des fluorures en 1886. C'est l'élément le plus électronégatif du tableau périodique.

Chlore

Chlore (Cl2) est un membre du groupe halogène avec un numéro atomique de dix-sept. Une de ses formes, NaCl, est utilisée depuis l'Antiquité.

Figure 5: structure de la molécule de chlore.

Le chlore est utilisé depuis des milliers d'années sous de nombreuses autres formes, mais il n'a été nommé qu'en 1810 par Sir Humphry Davy.

Le chlore sous sa forme pure est vert jaunâtre, mais ses composés communs sont généralement incolores (Chlorine Facts, S.F.).

Brome

Brome (Br2) a un numéro atomique de trente-cinq. C'est un liquide lourd brun foncé, le seul élément non métallique qui soit liquide.

Figure 6: structure de la molécule de brome.

Le brome a été découvert par Antoine J. Balard en 1826. Il a été utilisé à des fins importantes bien avant sa découverte formelle.

L'iode

Iode (I2) a un numéro atomique de cinquante-trois, avec cinquante-trois protons dans le noyau d’un atome. C'est un bleu-noir non-métallique qui joue un rôle très important en chimie organique.

Figure 7: structure de la molécule d'iode.

L'iode a été découvert en 1811 par Barnard Courtois. Il l'a nommé iode du mot grec "iodes" qui signifie violet. C'est un solide bleu-noir.

L'iode joue un rôle très important dans la biologie de tous les organismes vivants, car sa carence entraîne des maladies telles que l'hyperthyroïdie et l'hypothyroïdie (Royal Society of Chemistry, 2015).

Références

  1. (S.F.). Molécules Diatomiques Homonucléaires. Récupéré de boundless.com.
  2. Faits sur le chlore. (S.F.). Récupéré depuis softschools.com.
  3. Éléments Diatomiques. (S.F.). Extrait de ths.talawanda.org.
  4. Encyclopædia Britannica. (2016, 14 septembre). Molécule. Récupéré de britannica.com.
  5. Helmenstine, A. (2014, 28 septembre). Éléments Diatomiques. Récupéré de sciencenotes.org.
  6. Helmenstine, A. M. (29 mars 2017). Quels sont les sept éléments diatomées? Récupéré de thoughtco.com.
  7. Faits sur l'oxygène. (S.F.). Récupéré depuis softschools.com.
  8. Société royale de chimie. (2015). iode moléculaire. Récupéré de chemspider.com.