Notre corps et les milliers de matières qui l'entourent sont constitués principalement de molécules, qui sont à leur tour constituées d'atomes d'une centaine d'éléments. Mais d'où vient l'atome ? Comment se forme-t - il des molécules ?
Il y a environ 13,8 milliards d'années, un Big Bang a donné naissance à l'univers actuel. Les premiers éléments formés après le Big Bang étaient principalement de l'hydrogène et de l'hélium (environ 3 : 1). Après environ 300 millions d'années, la matière s'est condensée et a commencé à former des étoiles. La haute température et la haute pression à l'intérieur de l'étoile déclenchent des réactions thermonucléaires, synthétisant des éléments plus lourds tels que le carbone, l'oxygène, le magnésium, le silicium et le fer. Les éléments plus lourds que le fer sont produits dans des conditions extrêmes lors d'une explosion de supernova.
Ainsi, après des centaines de millions à des milliards d'années d'évolution, l'univers a formé 94 éléments allant de l'hydrogène à l'hydrogène. Si l'histoire s'arrêtait là, les électrons à l'intérieur de chaque atome ne tournaient que autour de leur propre noyau, les atomes n'étaient pas cohérents les uns avec les autres, ce serait trop "dommage". Parce que de cette façon, il n'y aura que des atomes et pas de molécules dans ce monde, et il n'y aura pas de choses et de vie. Comme un tel monde serait monotone et ennuyeux ! Heureusement, le transfert et le partage d'électrons entre les atomes, qui rendent possible la formation de molécules, rendent le monde coloré une réalité.
Pour comprendre pourquoi le transfert et le partage d'électrons se produisent entre les atomes, nous devons commencer par le mouvement des électrons dans les atomes. Dans un atome, les électrons tournent autour d'un noyau chargé positivement. C'est à peu près la même chose que lorsque les satellites tournent autour de la Terre par gravité. Cependant, l'altitude de l'orbite des satellites est variable en continu, il y a peu d'interaction entre les satellites et chacun fonctionne indépendamment. Et dans les atomes, de nombreux électrons sont pressés dans un espace si petit, les électrons sont chargés négativement, il y aura nécessairement une interaction les uns avec les autres. Pour maintenir un « ordre » à l'intérieur de l'atome, le mouvement des électrons doit suivre des règles strictes. C'est - à - dire que les électrons doivent suivre une certaine orbite, chaque orbite ne peut contenir que 2 électrons. Et ces orbitaux sont disposés en couches, les électrons sont toujours alignés à partir de l'orbite interne la plus faible énergie. La conséquence de cette disposition est que la couche la plus externe peut avoir jusqu'à quatre orbitaux, ce qui signifie qu 'elle peut contenir jusqu'à huit électrons.
Si toutes les orbites de la couche la plus externe sont remplies d'électrons, les atomes sont comme une couverture complète et sont les plus « confortables ». Ils « dédaignent » les autres atomes et n'existent de manière stable qu ' à l'état monoatomique. Si les atomes étaient comme ça, il n'y aurait pas de molécules, ni vous et moi. Heureusement, il n'y a pas beaucoup d'éléments de ce type, il n'y a que six types, à savoir l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon et le radon, nous les appelons des éléments inertes.
Dans la plupart des atomes d'éléments, les orbitals les plus externes ne sont pas remplis. C'est comme si l'atome couvrait une courtepointe en lambeaux, se sentait « mal à l'aise » et cherchait un moyen d'avoir une courtepointe complète aussi.
Une solution est le transfert électronique. Lorsque le nombre d'électrons les plus externes n'est qu'à un ou deux de huit (par exemple, un atome de chlore a sept électrons dans la couche la plus externe), la façon la plus simple est d'attraper des électrons d'autres atomes. Cela équivaut à utiliser du matériau de la courtepointe de « quelqu ' un d'autre » pour combler le trou de la courtepointe de soi-même. Et lorsque le nombre d'électrons les plus externes est faible (par exemple, le sodium n'en a qu 'un), il n'y a que quelques blocs de tissu, pas de courtepointe du tout. Mieux vaut simplement « jeter » ces quelques électrons, car il y a encore des vêtements complets (électrons internes) à l'intérieur. Un tel « vouloir », un tel « vouloir donner », les électrons sont transférés d'un atome à l'autre. Les atomes qui donnent des électrons sont chargés positivement et les atomes qui obtiennent des électrons sont chargés négativement et sont « liés » les uns aux autres par l'attraction de la charge électrique. C'est ainsi que le chlorure de sodium (sel de table) est formé.
Il y a encore un moyen pour les électrons les plus externes de rassembler huit, c'est - à - dire le partage d'électrons. Vous en faites un, je en fais un, partagé par tous, c'est l'équivalent de deux atomes ajoutant un électron à chacun. Ces deux électrons tournent autour des deux noyaux en même temps, « liant » les deux atomes ensemble. C'est comme si deux atomes assemblaient leurs courtepointes incomplètes en une courtepointe complète, utilisée ensemble. Ce partage peut se produire entre des atomes du même type, par exemple deux atomes d'oxygène partageant deux paires d'électrons pour former une molécule d'oxygène (O2) ; ou entre des atomes différents, par exemple un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène partageant des électrons pour former une molécule d'eau (H2O). De nombreuses molécules, y compris les macromolécules biologiques de notre corps, telles que les protéines et les acides nucléiques, sont formées par partage d'électrons.
Par conséquent, la formation de molécules est le résultat du transfert et du partage d'électrons de la couche externe des atomes. Bien que cela n'ait déplacé que la « fourrure » des atomes, c'est la base de la formation de toutes sortes de matières dans le monde et a également rendu possible l'apparition de la vie.