L’élément chimique

1. Définition
2. Numéro atomique d’un élément
3. Comment savoir si deux particules correspondent au même élément ?
4. Liste des éléments chimiques
5. Conservation des éléments chimiques
6. Exemple: l’élément chimique hydrogène

Définition

Un élément chimique désigne l’ensemble des particules monoatomiques ayant un noyau avec le même nombre de protons.

Les particules en question peuvent être:

• des atomes
• des ions monoatomiques
• indépendantes (ions dissous en solution aqueuse, gaz rare etc)
• liées (par liaison covalente au sein d’une molécule, par liaison ionique etc)

Numéro atomique d’un élément

Par définition le nombre de protons d’un noyau correspond à son numéro atomique par conséquent:

Chaque numéro atomique correspond à un élément et inversement chaque élément est caractérisé par son propre numéro atomique.

On peut donc par exemple indifféremment parler de l’élément hélium ou de l’élément de numéro atomique Z = 2.

Comment savoir si deux particules correspondent au même élément ?

D’après la définition de la notion d’élément on peut vérifier que:

• leur noyau comporte le même nombre de protons
• ou que leur symbole atomique est le même (indépendamment d’éventuelles charges excédentaires).
• ou que leur numéro atomique est le même.

Liste des éléments chimiques

Il existe 118 éléments chimiques connus mais seuls les 92 premiers sont naturels, les autres sont instables (radioactifs) et sont obtenus fusion nucléaire de noyaux plus petits.

Ces 118 éléments sont classés et regroupés dans le tableau périodique qui mentionne le symbole atomique de chaque élément ainsi que son numéro atomique.

Conservation des éléments chimiques

Lors d’une transformation chimique le noyau atomique n’est jamais affecté, il conserve sa composition et garde donc le même nombre de protons et de neutrons.

Par conséquent une transformation chimique peut transformer un atome en ion (ou l’inverse), rompre ou établir des liaisons covalentes mais ne modifie jamais la nature (et la quantité) de chaque élément chimique: il y a conservation des éléments.

En résumé, lors d’une transformation chimique les réactifs consommés contiennent les même éléments que les produits formés.

Cette conservation des éléments est utilisée pour équilibrer les équations de réaction.

Il s’agit de la version moderne du principe de conservation de la matière énoncé au XVIII^ème siècle par Lavoisier (rien ne se perd, rien ne se créer, tout se transforme) et utilisé au collège sous une forme restreinte qui se limitait à la conservation des atomes.

Exemple: l’élément chimique hydrogène

Il s’agit des particules dont le noyau ne comporte qu’un seul proton. Son numéro atomique est Z = 1

L’élément hydrogène peut être:

• tout atome d’hydrogène, quel soit l’isotope considéré ( le protium sans neutron, le deutérium avec un neutron, le tritium avec deux neutrons ou le quadrinium avec 3 neutrons)
• l’ion hydrogène H⁺
• l’ion hydrure H^–
• les atomes d’hydrogène de la molécule de dihydrogène H₂ (que cette dernière soit à l’état solide, gazeux ou liquide)
• les 4 atomes d’hydrogène de la molécule de méthane CH₄
• l’hydrogène présent dans l’ion hydroxyde HO^–

Etc