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Qu'est-ce qu'une espèce chimique ?

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Objectifs

Connaitre et distinguer les 3 types d’entités qui définissent une espèce chimique.
Savoir qu’une espèce chimique possède des caractéristiques physiques.

Points clés

Une espèce chimique, naturelle ou synthétique, est un ensemble constitué d’un nombre très élevé d’entités identiques.
Les entités peuvent être des atomes, des molécules ou des ions.
Toute espèce chimique possède un nom, une formule chimique et des caractéristiques physiques (températures de changement d’état, masse volumique, etc.).
La seule espèce chimique chargée électriquement est l’espèce ionique.

Pour bien comprendre

Les éléments chimiques
Atomes, molécules, ions

1. Qu'est-ce qu'une espèce chimique ?

On appelle espèce chimique un ensemble constitué d’un nombre très élevé d’entités identiques.
Les entités peuvent être des atomes, des molécules ou des ions.

Les espèces chimiques constituées d’atomes, de molécules ou d’ions identiques s’appellent respectivement des espèces atomiques, moléculaires ou ioniques.

Toute espèce chimique possède :

un nom ;
une formule chimique ;
des caractéristiques physiques : températures de changement d’état, masse volumique, etc.

a. Espèces atomiques

Une espèce chimique atomique est constituée d’un très grand nombre d’atomes identiques.

Les espèces atomiques sont électriquement neutres car les atomes qui le constituent le sont.

L’espèce chimique porte le nom de l’atome et a la formule de l’atome qui le constitue.

Les atomes (noms et symboles) sont répertoriés dans le tableau périodique des éléments.

Tableau périodique des éléments

Exemple
Le fer est une espèce chimique atomique constituée uniquement d’atomes de fer. Sa formule chimique est Fe.

Voici quelques caractéristiques physiques du fer :

Masse volumique : 7874 kg·m^–3 ;
Température de fusion : 1540 °C ;
Température d’ébullition : 2750 °C.

b. Espèces moléculaires

Les entités qui composent une espèce chimique moléculaire sont des molécules identiques. Une molécule est un assemblage d’au moins deux atomes.

Les espèces moléculaires sont électriquement neutres car les atomes qui constituent chacune des molécules le sont.

Exemples

L’eau est une espèce chimique moléculaire constituée d’un très grand nombre de molécules d’eau, de formule H₂O. Chaque molécule d’eau est constituée de deux atomes d’hydrogène (H) et d’un atome d’oxygène (O).

Voici quelques caractéristiques physiques de l’eau :
- Masse volumique : 1000 kg·m^–3,
- Température de fusion : 0 °C,
- Température d’ébullition : 100 °C.
Le glucose (sucre) est une espèce chimique moléculaire constituée d’un très grand nombre de molécules de glucose, de formule C₆H₁₂O₆.

Voici quelques caractéristiques physiques du glucose :
- Masse volumique : 1560 kg·m^–3,
- Température de fusion : 146 °C.

c. Espèces ioniques

Les entités qui composent une espèce chimique ionique sont des ions identiques.

Un ion est un atome ou une molécule qui a perdu ou gagné un ou des électrons.

À la différence des atomes et des molécules, les espèces ioniques sont électriquement chargées. La charge électrique est notée en exposant dans la formule chimique.

Les ions chargés positivement sont appelés cations.
Les ions chargés négativement sont appelés anions.

Les ions formés à partir d’un seul atome sont des ions monoatomiques, tandis que ceux formés à partir de plusieurs atomes sont des ions polyatomiques.

Exemples

L’ion sodium est un atome de sodium (Na) porteur d’une charge électrique positive : c’est un cation monoatomique.
Formule chimique : Na⁺
L’ion sulfate est une molécule constituée d’un atome de soufre (S) et de quatre atomes d’oxygène (O) qui est porteur de deux charges négatives : c’est un anion polyatomique.
Formule chimique : SO₄^2–

Remarque
Un ion n’existe pas seul : il est toujours associé à au moins un ion de charge opposée, afin d’assurer l’électroneutralité de la matière. Ils constituent alors un composé ionique.

2. Espèce chimique naturelle ou de synthèse ?

Une espèce chimique est naturelle lorsqu’elle est produite par la nature.

Exemples

Le sucre (glucose, fructose, etc.) peut être produit par les fruits, la betterave ou la canne à sucre.
Le sel est une espèce chimique naturelle produite dans la mer.
Le colorant rouge E124 est une espèce chimique naturelle produite par un insecte : la cochenille.

Une espèce chimique synthétique est une espèce chimique créée par l’homme grâce à des réactions chimiques.

Une espèce chimique synthétique peut être identique à une espèce chimique naturelle, ou au contraire être inexistante dans la nature.

Remarque
On synthétise des espèces chimiques qui existent dans la nature principalement parce que la ressource naturelle est insuffisante ou parce que le cout d’extraction est supérieur au cout de la synthèse.

Exemples

L’acide citrique, présent naturellement dans les agrumes, est souvent synthétique. On l’utilise notamment dans les sodas.
Les polymères (PVC, nylon, etc.) sont des espèces chimiques artificielles, elles n’existent pas dans la nature.

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