[PDF] C Interactions moléculaires - Pearson

Comment calculer le nombre de protons, neutrons et électrons

Le nombre atomique correspond au nombre de protons dans l’atome 2) Pour calculer le nombre d’électrons, calcule le nombre de protons Il y a autant de protons que d’électrons dans l’atome 3) Pour calculer le nombre de neutrons, cherche la masse atomique, puis arrondis-la à l’unité près Soustrais le nombre atomique de la masse

Le noyau atomique est composé de protons et de neutrons, ces

Le diagramme de Segré contient tous les noyaux stables et les noyaux radioactifs existants répartis de la façon suivante: le nombre de neutrons en abscisse et le nombre de protons en ordonnée: c'est le diagramme (N, Z) Lors d’une transformation nucléaire, le nombre de nucléons: A et la charge électrique: Z, se conservent

C Interactions moléculaires - Pearson

nombre d’électrons et de protons et de ce fait a une charge électrique nulle La disposition des protons, neutrons et électrons dans un atome est toujours la même Protons et neutrons, qui représen-tent la quasi-totalité de l’atome, sont regroupés au centre de l’atome dans le noyau (nucleus, petite noix) Autour du noyau,

M Florent OUEDRAOGO

Le nombre de charge ou numéro atomique Z est égal au nombre de protons Le nombre de masse A est égal au nombre de nucléons Le nombre de neutrons dans un noyau est égal à ???? = ???? – ???? Le nombre d’électrons de l’atome dans l’état fondamental est égal au nombre Z de protons dans le noyau

1 Evolution de modèle de l’atome - Dyrassa

A : nombre de nucléons (protons + neutrons) ou nombre de masse Z : nombre de protons ou nombre de charges, on l’appelle aussi numéro atomique Remarques : - Le nombre de neutrons du noyau est : N = A – Z - Les deux nombres A et Z sont suffisants pour caractériser un noyau Exemples : 3 La masse d’un atome:

Chapitre 3 - Plus De Bonnes Notes – Le travail, la clé de

???? est le numéro atomique, c’est-à-dire le nombre de protons présents dans le noyau Le nombre de neutrons ???? dans le noyau est donné par la relation : ????=????−???? Exemple: La notation symbolique du noyau d’un atome d’or est 19779???? Deux noyaux sont dits isotopes lorsqu’ils ont le même nombre de protons

IM2 : Imagerie par ultrasons Applications de la RMN

encore plus de protons qui regardent vers le haut - naissance d’une composante transversale SATURATION A 90° (= égalité du nombre de protons dans chaque direction) - on continue d’envoyer de l’énergie pour basculer l’aimantation - il y a autant de protons qui regardent vers le haut que vers le bas

Spectroscopie RMN

un proton ou un groupe de protons équivalents On peut aussi y voir une courbe d’intégration Qu’est-ce des protons équivalents ? Des protons qui ont le même environnement dans la molécule sont équivalents : ils ont le même déplacement chimique Le nombre de signaux est égal au nombre de groupes de protons équivalents

; nombre d’électrons (chargé - Free

1 Déterminer, en justifiant les réponses, la composition du noyau de cet atome (nombre de protons, nombre de neutrons) Z = 11 => 11 Protons ; A = 23 => nombre neutrons = A-Z = 23 – 11 = 12 2 Déterminer en justifiant la réponse, le nombre d'électrons gravitant autour du noyau de cet atome

[PDF] atome de zinc nombre d'électrons

[PDF] nombre d'électrons dans le fer

[PDF] nombre d'électrons dans l'oxygène

[PDF] nombre d'électrons dans le carbone

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C

HAPITRE

D EUX

Interactions moléculaires

Cristaux d'acide succinique et d'urée

2.1 Rappels de chimie

Les atomes sont composés de protons, de neutrons et d'électrons 19

Le nombre de protons dans le noyau détermine

l'élément 19 Les isotopes d'un élément contiennent un nombre différent de neutrons 20 Les électrons forment des liaisons entre les atomes et fixent de l'énergie 21

2.2 Liaisons moléculaires et formes

Les liaisons covalentes se forment par mise en commun d'électrons entre atomes adjacents 22

Des liaisons ioniques se forment quand des atomes

gagnent ou perdent des électrons 23 Les liaisons hydrogène et les forces de Van der Waals sont des liaisons faibles entre atomes 23 Formes et fonctions des molécules sont liées 24

2.3 Biomolécules

Les glucides sont les biomolécules les plus abondantes 26 Les lipides sont les biomolécules les plus diversifiées 27 Les protéines sont les biomolécules les plus polyvalentes 28

Certaines molécules comprennent des glucides,

des protéines et des lipides 30Nucléotides et acides nucléiques jouent un rôle important dans la transmission et le stockage d'énergie et d'informations 30

2.4 Solutions aqueuses, acides, bases

et tampons

Toutes les molécules ne sont pas solubles dans

des solutions aqueuses 31

La concentration d'une solution peut s'exprimer

de différentes façons 32 La concentration en ions hydrogène dans le corps s'exprime en unités pH 34

2.5 Interactions des protéines

Les protéines se lient à des molécules données 36

De nombreux facteurs peuvent modifier la liaison

des protéines 37 La liaison et l'activité des protéines peuvent être modulées 38

Des facteurs physiques modulent ou inactivent

les protéines 39 Le corps régule la quantité de protéines présentes dans les cellules 40 Le taux d'activité de la protéine peut atteindre un maximum 41 Un des points qui nous distinguent des gŽnŽrations prŽcŽdentes, cÕest que nous, nous avons vu nos atomes.

Karl Kechner Darrow

7227_02.fm Page 18 Vendredi, 8. juin 2007 6:47 06

2.1

Rappels de chimie

19 hrome, zinc, cuivre, vitamines C et E... ils figurent tous sur les étiquettes des flacons de pilules " multivitamines et multiminéraux ». La presse vante les bienfaits des vitamines en tant qu'antioxydants, mais on peut se demander contre quoi agissent ces vitamines au juste. Qu'est-ce qu'un oxydant et pourquoi avons-nous besoin d'antioxydants ? Pour répondre à ces questions, partons du niveau le plus élé mentaire de l'organisation du corps, les atomes. Voyons ensuite comment ils s'agencent ensemble pour former des molécules et comment ces molécules, en particulier les protéi- nes, interagissent entre elles. Enfin, comme le corps humain contient 60 % d'eau dans laquelle la majorité de ses molécules sont dissoutes, nous reverrons comment se forment les solutions et comment expri- mer les concentrations des molécules qui y sont dissoutes. nm

2.1Rappels de chimie

Les atomes sont composés de protons,

de neutrons et d'électrons On a longtemps pensé que les atomes, pierres de construction de toute matière - y compris le corps humain - étaient les particules les plus petites ( atomos , indivisible), mais nous savons maintenant qu'un atome comprend trois types de par- ticules encore plus petites : les protons chargés positivement, les neutrons qui n'ont pas de charge et les

Žlectrons

chargés négativement (voir figure 2.1). Un atome contient le même nombre d'électrons et de protons et de ce fait a une charge

électrique nulle.

La disposition des protons, neutrons et électrons dans un atome est toujours la même. Protons et neutrons, qui représen- tent la quasi-totalité de l'atome, sont regroupés au centre de l'atome dans le noyau nucleus , petite noix). Autour du noyau, un espace représentant presque tout le volume de l'atome con- tient les électrons. Chargés négativement, légers et se dé plaçant rapidement, les électrons sont maintenus sur leurs orbites sous l'effet de l'attraction exercée par les protons chargés posi tive- ment. Comme les pôles d'un aimant, deux particules atomiquesde charges opposées (+ et ) s'attirent, tandis que deux particu- les de même charge (+ et +, ou et ) se repoussent. Les atomes sont très petits ; leur diamètre se situe entre 1 et -10 m). Presque tout le volume d'un atome est un espace vide. Si on comparait un atome à un ter- rain de football, le noyau aurait la taille d'une grosse pomme au centre et les électrons, plus petits que des pois, pourraient se déplacer dans le reste de l'espace.

Le nombre de protons dans le noyau détermine

l'élément On peut caractériser les atomes par leur numéro atomique et par leur masse atomique. Le numŽro atomique d'un atome est le nombre de protons dans son noyau. Par exemple, un atome d'hydrogène a un proton dans son noyau : son numéro atomique est donc 1. Un atome d'hélium avec ses deux pro- tons a comme numéro atomique 2 et ainsi de suite. C

PROBLÈME À SUIVRE

Le chrome, complément alimentaire

Ç Perdez du poids en gagnant du muscle È promet la publicitŽ. glycŽmieÉ È. Quel est ce produit miracle ? Le picolinate de chrome, un complŽment nutritionnel supposŽ donner aux consommateurs une forme immŽdiate. Mais cela fonctionne-t- il ? Est-ce sans danger ? Certains Ñ comme StŽphane, lÕavant- produit : il en prend 500 microgrammes tous les jours. Pourtant, de nombreux chercheurs sont sceptiques et estiment que ni la nŽcessitŽ ni lÕinnocuitŽ du produit nÕont ŽtŽ Žt ablies.

Un hélium perd

un proton (et 2 neutrons) pour devenir un hydrogène

Protons

Élément

différentIsotope du même élément

Électrons

Ion du même

élémentest formé de

Un atome

qui gagne ou perd des protons devient unUn atome qui gagne ou perd des neutrons devient unUn atome qui gagne ou perd des électrons devient unATOMES perd un

électrongagne

un neutron

Hydrogène-1 :

1

H Hydrogène-2

ou deutérium : 2

H est un isotope

de l'h ydrogène.H+ est un ion hydrogène.

Hélium, He+-

Neutrons

FIGURE 2.1 Schéma montrant les relations entre atomes,

éléments, ions et isotopes.

7227_02.fm Page 19 Vendredi, 8. juin 2007 6:47 06

20

Chapitre 2

Interactions moléculaires

C'est le numéro atomique d'un atome qui permet de déter- miner de quel

élément

il s'agit. Un

ŽlŽment

est la forme la plus simple de la matière. Tout atome ayant comme numéro atomi- que 1 (un proton dans le noyau) est un atome de l'élément hydrogène et si le numéro atomique est 2, l'atome appartient à l'élément hélium (voir figure 2.1). Il existe plus de

100 éléments, tous sont regroupés dans le

tableau périodique des éléments qui se trouve à la toute fin de ce livre. Chaque case du tableau contient le nom d'un élément et son symbole à une, deux ou trois lettres. Certains de ces symboles viennent du nom latin des éléments et ne coïncident donc pas avec la nomenclature actuelle : par exemple, le sodium a pour sym- bole Na provenant de son nom latin natrium Trois des éléments du tableau périodique - l'oxygène, le carbone et l'hydrogène - représentent plus de 90 % de la masse du corps ; ce sont les

éléments majeurs

. Huit autres sont dits éléments essentiels du corps (azote, phosphore, sodium, potassium, calcium, magnésium, soufre et chlore). D'autres n'existent qu'à l'état de trace dans le corps (sélé nium, chrome, manganèse, molybdène) : on parle d'

éléments trace

ou oligo-

éléments

La masse atomique d'un atome est la masse totale des neu- trons et des protons, exprimée en unités de masse atomique (1 uma = 1,6605 10 -27 kg). Neutrons et protons ont des masses à peu près égales et proches de 1 uma. (Les électrons sont beaucoup plus petits : la masse de 1 836 électrons est égale à celle d'un neutron). Ainsi, sur la figure 2.1, la masse atomique de l'atome d'hélium est de 4 uma, total de la masse de ses deux protons et de ses deux neutrons. On utilise aussi comme unité le dalton (1 Da = 1 uma), du nom de John Dalton qui proposa la théorie atomique moderne en 1803.

Les isotopes d'un élément contiennent

un nombre différent de neutrons Le nombre de protons d'un élément est constant, mais le nombre de neutrons peut varier. Les atomes d'un même élément ayant des nombres de neutrons différents sont dits isotopes de cet élément ( iso , même + topos , place) car ils se trouvent à la même place dans le tableau périodique. L'hydrogène, par exemple, a trois isotopes ; l'hydrogène-1

avec juste un proton, l'hydrogène-2 avec un proton et unneutron et l'hydrogène-3 avec un proton et deux neutrons(voir le bas de la figure 2.1) : il y a

toujours un seul proton dans l'hydrogène mais la masse atomique varie en fonction du nombre de neutrons et est indiquée après le nom de l'élément. Mais on peut aussi l'écrire en haut et à gauche du symbole chimique de l'élément. Le symbole de l'hydrogène-1 est 1 H, celui de l'hydrogène-2 ou deutérium est 2

H. La masse atomi-

que figurée sous le symbole d'un élément dans le tableau périodique est la valeur moyenne de celles des différents iso- topes. Tous les isotopes d'un élément ont les mêmes proprié tés chimiques puisqu'elles sont déterminées par la configuration électronique de l'atome et non par le nombre de ses neutrons. Certains isotopes sont importants en biologie et en médecine car ils sont instables et émettent de l'énergie sous forme de rayonnement : ce sont les radio-isotopes . Les rayonnements sont de trois types : alpha ( ), bêta ( ) et gamma ( ). Les rayonnements alpha et bêta sont composés de particules en mouvement rapide (protons et neutrons pour le rayonnement alpha, électrons dans le cas du rayonnement bêta) éjectées partir d'un atome instable. Le rayonnement gamma est com- posé d'ondes très énergétiques qui peuvent pénétrer la matière plus profondément que les particules et . Les rayons X sont analogues aux rayons gamma et sont utilisés en imagerie médicale du corps humain. Les radio-isotopes sont largement utilisés en médecine pour le diagnostic et pour le traitement des maladies. Dans certains cas, le radio-isotope est utilisable pour le diagnostic comme pour le traitement, comme l'iode-131 utilisé pour les maladies de la thyroïde. Ce radio-isotope émet des rayonnements et . À petites doses, il ne cause guère de dégâts, mais à pl us forte dose, on peut l'utiliser pour détruire sélectivement le tissu thyroïdien lorsque la glande est trop active. Le techné- tium-99 est un autre isotope très utilisé pour les diagnostics. L'utilisation médicale des radio-isotopes constitue une spécia- lité appelée médecine nucléaire

Contr™lez vos acquis

1. Écrivez le symbole à une ou deux lettres de chacun

des éléments principaux.

2. Avec le tableau périodique situé à la toute fin du

livre, trouvez dix éléments autres que le sodium dont le symbole ne dérive pas de leur nom actuel.

Contr™lez vos acquis

3. Quelles sont les masses atomiques des deux atomes

d'hydrogène et de l'ion hydrogène présentés au bas de la figure 2.1 ?

PROBLÈME À SUIVRE

QuÕest ce que le picolinate de chrome ? Le chrome (Cr) est un ŽlŽment trace indispensable au mŽtabolisme normal du glucose. champignons et les pommes. Comme le chrome des aliments et le chlorure de chrome sont mal absorbŽs au niveau du tube digestif, un scientifique a dŽcouvert et fait breveter le picolinate de chrome, un dŽrivŽ dÕacide aminŽ qui augmente lÕabsorpt ion du chrome dans lÕintestin. La dose conseillŽe est de

50 microgrammes par jour. Comme nous lÕavons vu, StŽphane

en prend beaucoup plus.

Question 1 :

Localisez le chrome dans le tableau périodique des éléments. Quel est son numéro atomique ? Quelle est sa masse atomique ? Combien un atome de chrome a- t-il d'électrons ? Quels sont les éléments proches du chrome qui sont aussi des éléments essentiels ?

7227_02.fm Page 20 Vendredi, 8. juin 2007 6:47 06

2.1

Rappels de chimie

21

Les électrons forment des liaisons entre

les atomes et fixent de l'énergie Dans un atome, les électrons ne se déplacent pas au hasard autour du noyau. Au contraire, ils sont disposés sur des couches , correspondant à des niveaux d'énergie différents. La couche de plus faible énergie est la plus proche du noyau et l'énergie augmente quand on passe à des couches plus éloi- gnées. Chaque couche peut porter un nombre limité d'électrons ; deux pour la première, la plus proche du noyau, huit pour la suivante, etc. Les couches se remplissent dans l'ordre depuis l'intérieur vers l'extérieur, une proprié té qui permet de comprendre comment les atomes se combinent entre eux. C'est l'arrangement des électrons sur la couche externe de l'atome qui détermine sa capacité de se lier aux autres atomes. Les électrons jouent quatre rôles importants en physiologie : 1.

Dans la formation des

liaisons covalentes par mise en commun d'électrons pour former des molécules (voir section suivante). 2.

Dans la formation des

ions : quand un atome gagne ou perd un électron, il devient un ion . En cas de gain d'élec- trons, l'atome acquiert une charge négative (- 1) par élec tron ajouté, il est alors appelé anion . En cas de perte d'électrons, l'atome a une charge positive (+1) pour cha- que électron perdu, à cause des protons du noyau qui se retrouvent dépourvus de leurs électrons complémentai- res. Les ions chargés positivement sont appelés cations Par convention, on écrit les ions en indiquant, après le symbole de l'élément, d'abord le nombre de charges s'il est supérieur à un, puis le signe de la charge ; un ion phos- phate avec ses deux électrons supplémentaires s'écrira HPO 42-
; un hydrogène qui a perdu un électron se réduit

à un simple proton et s'écrit H

(voir bas de la figure 2.1). Le tableau 2.1 présente la liste des ions les plus impor- tants en physiologie. Notons que certains sont de simples atomes, d'autres sont des combinaisons d'atomes. 3.

Par l'existence d'

électrons à haute énergie

: ce sont des électrons capables de fixer de l'énergie issue de leur envi- ronnement et de la transférer à d'autres atomes, de façon à ce qu'elle puisse être utilisée pour des processus biolo- giques (synthèses, mouvements, etc.). L'énergie libérée peut aussi être émise sous forme de radiation. Par exem- ple, la luminescence des vers luisants est de la lumière visible émise par des électrons riches en énergie revenant

à leur niveau normal d'énergie.

4.

En donnant naissance à des

radicaux libres : notre corps est exposé en permanence à des radiations de sources natu- relles (Soleil) ou artificielles (fours à micro-ondes ou télé viseurs). Certains types de radiations modifient la répartition des électrons dans les atomes, les transformant en radicaux libres instables. Ces radicaux instables ont au moins un électron non apparié : ainsi, le radical libre hydroxyle OH , l'un des plus communs d'entre eux, se forme quand un ion OH perd un électron. Autre radical libre fréquent, l'ion superoxyde O 2 est formé en perma- nence dans le corps au cours du métabolisme normal, quand une molécule neutre d'oxygène (O 2 ) gagne un électron ( On verra dans la section sur les liaisons moléculaires que les électrons sont plus stables lorsqu'ils sont par paires. Ainsi, les radicaux libres vont essayer de " voler » un électron à une autre molécule ; quand cela se produit, l'atome donneur d'électron se retrouve avec un électron non apparié et devie nt un radical libre, lequel cherche à son tour un électron " à voler ». Il se crée alors une réaction de production de radicaux libres en chaîne qui peut perturber le fonctionnement cellu- laire normal. On pense que ces radicaux libres seraient à l'ori- gine du vieillissement et du développement de certaines maladies comme des cancers. Les antioxydants sont des substances capables de céder des électrons sans donner naissance à des radicaux libres avec leurs inconvénients. On trouve de nombreux antioxydants dans les fruits et légumes. Les antioxydants rencontrés le plus fréquemment dans les compléments nutritionnels sont les vitamines C et E.

Contr™lez vos acquis

4. Utilisez le tableau périodique des éléments donné

à la toute fin de l'ouvrage pour trouver le nombre atomique et la masse atomique moyenne de l'iode et du technétium. Quelle est la lettre symbole pour le technétium ?

TABLEAU 2.1I

ONS IMPORTANTS DANS LE CORPS

HUMAIN

CationsAnions

Na

SodiumCl

Chlorure

K

PotassiumHCO

3-

Bicarbonate

Ca 2+

CalciumHPO

42-

Phosphate

H

HydrogèneSO

42-

Sulfate

Mg 2+

Magnésium

PROBLÈME À SUIVRE

Une publicitŽ affirme que le chrome amŽliore le transfert du glu- cose Ñ sucre que toutes les cellules utilisent comme carburant Ñ t inca- pables de prŽlever efficacement ce sucre dans le sang. Il semblait donc logique dÕessayer de voir si lÕaddition de chrome dans le rŽgime amŽliorait cette assimilation glucidique chez les diabŽt iques. Dans une Žtude chinoise, les malades recevant 500 µg de picolinate deux fois par jour montraient une amŽlioration sensible de leur dia-

Question 2 :

Pensez-vous que des personnes présentant une

carence en chrome ont une glycémie supérieure ou inférieure à la normale ? D'après l'étude chinoise,quotesdbs_dbs8.pdfusesText_14