Qu'est-ce que la chimie moléculaire?
La chimie moléculaire est la chimie des molécules, qui couvre la majeure partie de la chimie dans son ensemble. Les molécules sont constituées de différentes combinaisons d'atomes, éléments constitutifs fondamentaux de tout ce qui nous entoure. Il y a 92 éléments qui se produisent naturellement sur Terre, en plus de 25 éléments artificiels, qui sont créés en petites quantités dans les accélérateurs de particules et les réacteurs nucléaires. Sur les 92 éléments naturels, différents arrangements de 12 constituent 99% de l’ensemble des roches et du sol, tandis que des arrangements de 5 représentent 99,97% de l’atmosphère. D'autres éléments se retrouvent à l'état de traces, généralement une partie par million ou moins.
Les principes de base de la chimie moléculaire sont basés sur les qualités des atomes appelées valence. Chaque atome est constitué de petites particules appelées électrons en orbite autour d'un noyau constitué de particules appelées protons et neutrons. Ces électrons en orbite sont des "coquilles" désignées par les lois de la physique - la première couche a une capacité de deux électrons, la deuxième une capacité de 6, la troisième 10, la quatrième 14, la cinquième 18, la sixième 22 et le septième 26.
Si un atome a "trop peu" d'électrons, de telle sorte que sa couche externe (aussi appelée orbitale) a plus ou moins de huit électrons, il "veut" se débarrasser des électrons ou bien les gagner en se liant à un autre atome. La tendance à "vouloir" huit électrons dans la coque la plus externe, le même nombre que dans les gaz nobles tels que l'hélium (les éléments les plus stables), est appelée la règle de l'octet, fait fondamental de la chimie moléculaire. Ces forces sont dictées par les lois de l'électromagnétisme.
Pour visualiser la chimie moléculaire, voici un exemple. Une molécule commune est le sel, le NaCl ou le chlorure de sodium. Le sel consiste en deux atomes liés l'un à l'autre par une liaison atomique. La couche d'électrons la plus externe du sodium n'a qu'un électron, mais a une capacité de dix. La coquille la plus externe du chlore a sept électrons, mais une capacité de dix. Lorsque les deux se lient, ils obtiennent huit électrons dans leur coquille la plus externe, ce qui est conforme à la règle de l'octet. La règle de l'octet est remplie dans d'innombrables molécules. Ces liaisons peuvent facilement être représentées dans des images à l'aide de diagrammes de points de Lewis.
Lorsque les atomes se combinent dans des structures stables, ils forment des molécules, également appelées composés. Les composés purs ou les mélanges de composés ayant des propriétés uniformes sont appelés une substance . Les composés d'une substance peuvent interagir avec d'autres composés, donnant lieu à des situations appelées réactions chimiques. Des réactions chimiques sont constamment en cours tout autour de nous, en particulier dans notre corps, qui sont de véritables chaudrons de réactions chimiques. Lorsque nous mangeons des aliments, nous fournissons à notre corps des molécules qui peuvent subir des réactions chimiques pour libérer de l’énergie.