Molécules et formules chimiques

Ce qu'il faut comprendre

Tu as déjà vu que toute matière est constituée d'atomes. Mais ces atomes ne sont pas toujours seuls : la plupart du temps, ils s'associent entre eux pour former des molécules. Par exemple, l'eau que tu bois est faite de molécules d'eau, le dioxygène que tu respires est fait de molécules de dioxygène. Comprendre comment écrire la formule d'une molécule, c'est comme apprendre à lire et écrire le langage de la chimie. Cela te permet de savoir quels atomes composent une molécule et en quelle quantité.

Les notions essentielles

Atome

Un atome est la plus petite particule d'un élément chimique. Il est constitué d'un noyau (protons + neutrons) et d'électrons qui tournent autour. Chaque atome est représenté par un symbole chimique : H pour hydrogène, O pour oxygène, C pour carbone, etc.

Élément chimique

Un élément est un ensemble d'atomes ayant le même nombre de protons (numéro atomique Z). Par exemple, tous les atomes d'oxygène ont 8 protons. On les classe dans le tableau périodique (ou classification périodique).

Molécule

Une molécule est un assemblage de deux ou plusieurs atomes liés entre eux par des liaisons chimiques. La formule chimique d'une molécule indique la nature et le nombre de chaque atome. Par exemple :

H₂O : 2 atomes d'hydrogène (H) et 1 atome d'oxygène (O).
CO₂ : 1 atome de carbone (C) et 2 atomes d'oxygène (O).
CH₄ : 1 atome de carbone (C) et 4 atomes d'hydrogène (H).

Les indices (petits nombres en bas à droite) indiquent le nombre d'atomes de chaque élément. S'il n'y a pas d'indice, c'est qu'il n'y a qu'un seul atome.

Ion

Un ion est un atome (ou groupe d'atomes) qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Il porte alors une charge électrique. Par exemple :

Na⁺ : atome de sodium qui a perdu un électron (charge +1).
Cl⁻ : atome de chlore qui a gagné un électron (charge -1).
SO₄²⁻ : ion sulfate (groupe d'atomes) avec charge -2.

Les ions peuvent aussi former des composés ioniques (comme le sel NaCl), mais dans ce cours on se concentre sur les molécules.

Classification périodique

Le tableau périodique classe les éléments par numéro atomique croissant. Il permet de retrouver le symbole, le nom et certaines propriétés. En Seconde, tu dois savoir lire le tableau : chaque case donne le symbole, le nom, le numéro atomique Z (en haut) et la masse atomique (en bas).

Méthode

Écrire ou interpréter une formule chimique

Identifier les symboles : repère les lettres majuscules (et minuscules éventuelles) qui représentent les éléments.
Compter les atomes : les indices après chaque symbole indiquent le nombre d'atomes de cet élément. Pas d'indice = 1 atome.
Vérifier la neutralité : pour une molécule, la somme des charges est nulle (les atomes sont neutres). Pour un ion, la charge est indiquée en exposant.

Exemple : écrire la formule de l'eau

On sait que l'eau contient 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène.
Symbole de l'hydrogène : H. Symbole de l'oxygène : O.
On écrit H₂O (le 2 en indice après H).

Exemple : interpréter C₂H₆O

C : carbone, indice 2 → 2 atomes de carbone.
H : hydrogène, indice 6 → 6 atomes d'hydrogène.
O : oxygène, pas d'indice → 1 atome d'oxygène.
C'est la formule de l'éthanol.

Exemple corrigé

Énoncé : La molécule de glucose a pour formule C₆H₁₂O₆. Combien d'atomes de chaque élément contient-elle ?

Correction :

C : indice 6 → 6 atomes de carbone.
H : indice 12 → 12 atomes d'hydrogène.
O : indice 6 → 6 atomes d'oxygène.
Total : 6 + 12 + 6 = 24 atomes.

Énoncé : L'ion nitrate a pour formule NO₃⁻. Quels atomes le constituent et quelle est sa charge ?

Correction :

N : azote, 1 atome.
O : oxygène, indice 3 → 3 atomes.
La charge est -1 (exposant ⁻).

Erreurs fréquentes

Confondre indice et coefficient : l'indice (en bas à droite) concerne l'atome juste avant. Le coefficient (nombre devant la formule) multiplie toute la molécule. Exemple : 2 H₂O signifie 2 molécules d'eau, soit 4 atomes H et 2 atomes O.
Oublier que pas d'indice = 1 : dans CO₂, il y a 1 atome de C (pas d'indice) et 2 atomes de O.
Mélanger atome et molécule : un atome est seul, une molécule est un groupe d'atomes. Ne pas dire « atome d'eau » mais « molécule d'eau ».
Confondre ion et molécule : un ion porte une charge, une molécule est neutre. Exemple : NaCl est un composé ionique (pas une molécule).

À retenir

Une molécule est un assemblage d'atomes liés entre eux.
Sa formule chimique indique la nature et le nombre de chaque atome (indices).
Un atome est représenté par un symbole (H, O, C...).
Un élément est un ensemble d'atomes de même numéro atomique.
Les ions sont des atomes ou groupes d'atomes chargés.
Le tableau périodique classe les éléments.

Pour s'entraîner

Maintenant que tu as compris les bases, tu peux t'entraîner avec nos exercices interactifs et quiz sur AlloSeconde. Tu trouveras aussi des fiches de révision pour mémoriser les symboles et les formules courantes. Bon courage !