Catégorie : Chimie Publié : 13 mars 2014
Non. Deux atomes d’un même élément chimique ne sont généralement pas identiques. Tout d’abord, il existe une gamme d’états possibles que les électrons d’un atome peuvent occuper. Deux atomes d’un même élément peuvent être différents si leurs électrons sont dans des états différents. Si un atome de cuivre a un électron dans un état excité et un autre atome de cuivre a tous ses électrons dans l’état fondamental, alors les deux atomes sont différents. L’atome de cuivre excité émettra un peu de lumière lorsque l’électron reviendra à l’état fondamental, mais pas l’atome de cuivre déjà à l’état fondamental. Étant donné que l’état des électrons d’un atome détermine la nature de la liaison chimique qu’il subit, deux atomes du même élément peuvent réagir différemment s’ils sont dans des états différents. Par exemple, un atome de sodium neutre (provenant par exemple d’un morceau de métal sodique) réagit avec l’eau beaucoup plus violemment qu’un atome de sodium ionisé (provenant par exemple d’un morceau de sel). Les chimistes le savent très bien. Il ne suffit pas de dire quels atomes sont impliqués si vous voulez décrire et prédire complètement une réaction. Vous devez également spécifier les états d’ionisation/excitation des électrons dans les atomes. Même laissé seul, un atome ne vient souvent pas avec un nombre égal de protons et d’électrons.
Mais que se passe-t-il si deux atomes du même élément ont tous deux leurs électrons dans les mêmes états. Sont-ils alors identiques ? Non, ils ne sont toujours pas identiques. Deux atomes du même élément et dans le même état électronique pourraient se déplacer ou tourner à des vitesses différentes, ce qui affecte leur capacité à se lier chimiquement. Les atomes qui se déplacent plus lentement (comme les atomes du fer solide) ont le temps de former des liaisons stables, tandis que les atomes qui se déplacent plus rapidement (comme les atomes du fer liquide) ne peuvent pas former de telles liaisons stables. Un atome d’étain qui se déplace lentement agit différemment d’un atome d’étain qui se déplace rapidement.
Mais que se passe-t-il si deux atomes du même élément ont tous deux leurs électrons dans les mêmes états, et que les atomes se déplacent et tournent à la même vitesse. Sont-ils alors identiques ? Non. Bien que deux atomes de ce type soient essentiellement identiques sur le plan chimique (ils réagiront chimiquement de la même manière), ils ne sont pas complètement identiques. L’atome ne se résume pas aux électrons. Il y a aussi le noyau. Le noyau d’un atome contient des neutrons et des protons étroitement liés entre eux. Un même élément chimique peut avoir un nombre différent de neutrons et rester le même. Les atomes d’un même élément ayant un nombre différent de neutrons sont appelés « isotopes ». Si l’isotope en question n’affecte pas la réaction chimique d’un atome, il détermine en revanche son comportement dans les réactions nucléaires. La réaction nucléaire la plus courante sur terre est la désintégration radioactive. Certains isotopes se décomposent très rapidement en d’autres éléments et émettent des radiations, tandis que d’autres isotopes ne le font pas. Si vous effectuez une datation du carbone, le fait qu’un atome de carbone 12 ne soit pas identique à un atome de carbone 14 est essentiel au processus de datation. Le simple fait de compter le nombre d’atomes de carbone dans un échantillon ne vous donnera aucune information sur l’âge de cet échantillon. Vous devrez plutôt compter le nombre de différents isotopes du carbone.
Mais si deux atomes sont du même élément, ont des électrons dans le même état, se déplacent et tournent à la même vitesse, et ont le même nombre de neutrons ; alors sont-ils identiques ? Non. Tout comme les électrons, les neutrons et les protons du noyau peuvent se trouver dans différents états excités. En outre, le noyau dans son ensemble peut tourner et vibrer à différentes vitesses. Par conséquent, même si tout le reste est identique, deux atomes d’or peuvent avoir leur noyau dans des états excités différents et se comporter différemment dans les réactions nucléaires.
Pour résumer l’affaire, il est très difficile que deux atomes d’un même élément soient exactement identiques. En fait, réussir à amadouer un groupe d’atomes pour qu’ils soient très proches de l’identique était digne d’un prix Nobel. Cela dit, ne pensez pas que les atomes ont des identités individuelles au-delà de ce qui a été mentionné ici. Si deux atomes de carbone se trouvent exactement dans les mêmes états moléculaire, atomique, électronique et nucléaire, alors ces deux atomes de carbone sont identiques, peu importe d’où ils viennent ou ce qui leur est arrivé dans le passé.
Sujets : atome, atomes, carbone, chimique, électron, état électronique, élément, isotope, noyau
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