La neutralité électrique de la matière



Cours de chimie niveau seconde – Constitution et transformations de la matière – Partie 1: de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique – B) Modélisation de la matière à l’échelle microscopique – Du macroscopique au microscopique, de l’espèce chimique à l’entité.

Etats électriques de la matière

La matière, que ce soit au niveau microscopique ou au niveau macroscopique, peut exister dans trois états électriques différents:

  • Elle peut être chargée négativement
  • Elle peut être chargée positivement
  • Elle peut être neutre

Une matière chargée positivement ou négativement exerce une interaction électrique (dite force de Coulomb) qui peut être attractive ou répulsive suivant le signe des charges électrique.
Par contre une matière neutre n’exerce pas et ne subit pas de force de Coulomb que ce soit avec une autre matière neutre ou une matière chargée.

Remarque: en réalité un certains type d’interaction électrique peut exister entre des entités chimiques globalement neutres mais polarisées, cette notion est abordée en classe de première (voir cours de première “molécules polaires et apolaires“)

Neutralité électrique: définition

Un système chimique est électriquement neutre (on dit aussi qu’il y a électroneutralité) si la charge électrique totale qu’il possède est nulle. (globalement il ne possède pas de charge électrique).

Les deux cause possibles de la neutralité

Si une matière est électriquement neutre alors cette neutralité peut avoir deux origines possibles:

  • Cette matière peut être composée d’entités chimiques elles-mêmes toutes neutres (ne portant aucune charge électrique) c’est par exemple le cas des molécules composées d’atomes.
  • Cette matière peut être composée de particules ou d’entités chimiques d’au moins deux types, l’une portant une charge positive et l’autre une charge négative en des proportions telles que les charges d’un signe sont compensées par les charges de signes opposés, c’est pas exemple le cas des atomes ou des composés ioniques.

Particules chargées et neutres

Les particules (élémentaires ou non) peuvent être neutres ou chargées:

  • un électron porte une charge élémentaire négative
  • un proton porte une charge élémentaire positives
  • un neutron est neutre
  • un noyau atomique est chargé positivement
  • un neutrino (émis lors de certaines réactions nucléaires) est, comme sont nom l’indique, toujours neutre.
  • un photon (particule constituant la lumière) est une particule neutre.
  • Les quarks (constituants des nucléons) sont chargés positivement ou négativement.

Entités chimiques chargées et neutres

Un atome est toujours neutre car la charge positive de son noyau est toujours précisément compensée par la charge électrique négative de ses électrons. Un électron possède donc toujours autant d’électrons dans son cortège électronique que de protons dans son noyau.

Une molécule est toujours électriquement neutre car chacun de ses constituants (les atomes) sont eux-mêmes neutres.

Un ion est par définition toujours électriquement chargé soit négativement (il s’agit alors d’un anion présentant un excès d’électrons) soit positivement (il s’agit alors d’un cation présentant un défaut d’électrons).

Neutralité électrique de la matière à l’échelle macroscopique

A l’échelle microscopique il existe des particules neutres ( neutron, neutrino, photon ) ainsi que des particules électriquement chargées (électron, proton, quarks, ions…) mais à l’échelle macroscopique (échelle humaine) la plupart des matières sont électriquement neutres. Il existe des processus d’électrisation de la matière mais celle-ci, en raison des forces électriques attractives s’exerçant entre des charges de signes opposées finit par retrouver sa neutralité électrique.

Les solides, liquides et gaz atomiques (métaux, carbone, diamant, gaz nobles) sont neutres car leurs constituants (les atomes sont neutres).

Les solides, liquides et gaz moléculaires sont neutre car leurs constituants (les molécules) sont neutres.

Les composés ioniques sont neutres car ils sont constitués de cations et d’anions en des proportions telles que la charges négative des anions est compensée par la charge positive des cations.

2 commentaires sur La neutralité électrique de la matière

  1. Selon le jargon que j’ai appris, nous pouvons dire aussi qu’un cation manque un ou des électrons. Selon, moi dire que c’est un “défaut” ça reviendrait à favoriser intuitivement la matière ionique dans un sens.

    • Bonjour Mathias, le terme de “défaut” n’est pas ici à prendre comme un jugement de valeur ou l’expression d’une préférence pour les anions , il ne s’agit pas du contraire de “qualité” mais plutôt du contraire d'”excès”. Dire qu’il y a un “défaut d’électrons” chez les cations signifie bien, comme vous l’indiquez, qu’il manque des électrons pour compenser la charge positive du noyau.

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