Comprendre que l’énergie est partout – les êtres vivants, le monde, l’univers… – nous donne une conception différente de ce que nous sommes et de ce qui nous entoure… En effet, tout corps, toute masse, c’est à dire tout corps vivant ou inerte, est composé de matière.
Comme nous l’avons vu dans nos précédents articles, tous les êtres vivants sont constitués de molécules. Ce qui nous entoure, nous, notre environnement, le monde… tout dans son ensemble est formé de molécules – composées de particules, qui sont des groupements d’atomes.
La matière
Il s’agit de tout ce qui a une masse et occupe un volume. Visible ou invisible, elle est constituée d’atomes, d’ions ou de molécules. Selon leur interaction, plus ou moins forte, et leur organisation découlent ses trois états : solide, liquide, gazeux.
Une molécule en est une structure de base. C’est un assemblage chimique électriquement neutre d’au moins deux atomes.
La lumière n’est pas de la matière car elle n’a pas de masse et on ne peut la comprimer.
L’air, bien qu’invisible, est constitué de matière. Il a une masse et occupe tout l’espace environnant.
Avant tout, les composants de toute matière sont des éléments naturels qui s’organisent selon un ordre.
Les atomes
C’est une particule, une partie de matière microscopique. Il comprend :
- d’un noyau : assemblage de protons (charge électrique positive +) et de neutrons (charge électrique négative -).
- d’électrons (pas de charge électrique, ils sont neutre) : ils sont en orbite autour du noyau.
Mais en réalité, c’est essentiellement le vide qui le constitue.
Les particules
Les particules positif et négatif génèrent une force, une attraction.
En effet, électrons et protons s’échangent en permanence des particules : des photons. En somme, il s’agit d’une interaction électromagnétique qui les maintient les uns près des autres (absorption d’énergie : quanta d’énergie).
Quant à l’électron, c’est une particule élémentaire. C’est pourquoi il n’est formé d’aucune structure plus petite.
Les quarks sont liés par des gluons, grâce à une interaction permanente : nommée « force forte ».
Charge électrique
Un atome doit disposé d’au moins d’un proton et d’un électron. Il doit contenir le même nombre de proton et d’électron pour être électriquement neutre.
A l’inverse, l’ion est un atome ou une molécule chargé électriquement suite à un excès ou un manque d’électrons.
Ainsi la quantité de protons, neutrons et d’électrons d’un atome permettent le classement des éléments dans le tableau périodique.
Le tableau périodique
Il a été construit par Dimitri Mendeleïev, en 1869.
Le tableau périodique des éléments classe de manière systématique tous les atomes. Il montre un lien entre chacun des éléments.
C’est un répertoire de tous les éléments chimiques, ordonnés par numéro atomique croissant. Les éléments y sont organisés en fonction de leur configuration électronique et de leurs propriétés chimiques.
Il constitue un guide pour les chimistes. Surtout, il permet de reconnaître la périodicité – la répétabilité – des propriétés des éléments, afin de mieux comprendre la nature des différents éléments qui constituent notre environnement.
Stabilisation
Par ailleurs, les quarks doivent être maintenus pour former des protons et des neutrons. A l’identique, ces derniers doivent être maintenus pour établir le noyau. De même, les atomes doivent être maintenus entre eux pour produire les molécules, et les molécules entre eux pour créer les matériaux.
Ce sont ces assemblages, sortes de « ciment » qui les stabilisent.
Attraction | Répulsion
A l’image de deux aimants, les atomes et les molécules sont attirer ou repousser, parce qu’ils disposent d’éléments possédant des charges électriques opposées.
Ainsi donc la cohésion d’un atome ou d’une molécule résulte d’un équilibre entre force d’attraction et de répulsion.
Dans ces conditions, cet équilibre entre protons, neutrons et électrons d’un même atome est produit par des échanges d’énergies.
Puis à l’identique, entre les atomes d’une même molécule et semblablement entre plusieurs molécules d’un même matériau.
Perturbation
Alors, selon les atomes et les molécules cet équilibre sera plus ou moins solide ou stable et peut être perturbé par une force ou une énergie extérieure.
Parfois, l’apport d’énergie extérieure (choc, chaleur, lumière…) déclenche différentes réactions qui détruisent les équilibres existants pour créer de nouveaux équilibres et de nouveaux assemblages atomiques et moléculaires.
Ou bien, l’équilibre de départ est instable et va s’autodétruire par le biais des forces internes (désintégration).
Les interactions
L’interaction forte ou force forte
Elle est également appelée force de couleur, ou l’interaction nucléaire forte.
L’interaction forte ou force forte agit sur les quarks. Elle assure la cohésion du noyau évitant que la matière ne se désintègre spontanément comme lors d’une explosion nucléaire.
Elle agit sur les particules porteuses d’une charge de couleur : quarks, antiquarks et gluons.
L'interaction électromagnétique
L’interaction électromagnétique donne aussi lieu à la cohésion des atomes en liant les électrons (-) et le noyau des atomes (+). Cette même liaison permet de combiner les atomes en molécules et l’interaction électromagnétique est donc responsable des réactions chimiques.
L’interaction électromagnétique est une force répulsive ou attractive qui agit sur les objets ayant une charge électrique. Deux objets de charges électriques de mêmes signes se repoussent alors que deux objets de charges électriques de signes opposés s’attirent.
L'interaction faible
Aussi, certains atomes sont radioactifs c’est-à-dire qu’ils émettent un rayonnement. C’est l’interaction faible qui est responsable de cette radioactivité. De ce fait, lorsque le noyau est instable il émet un rayonnement. (Désintégration radioactive)
Il existe 3 formes de radio activité : Alpha α, Beta βet Gamma γ.
Modification des états
En fonction des conditions de pression et de température, les molécules seront plus ou moins liées entre elles.
Pression
Les liquides et les solides sont peu sensibles à une modification de pression. En effet, il y a une interactions importantes entre les composants.
Au contraire, les gaz y sont vulnérables. Une augmentation de pression à température constante conduit à un rapprochement relatif des éléments qui constituent un gaz jusqu’à provoquer éventuellement un changement d’état (en général, passage à l’état liquide).
Température
Plus la température est élevée, plus les éléments constitutifs sont en mouvement. L’augmentation de la température – apport d’énergie – si elle est suffisamment importante, conduit à une modification des interactions entre éléments constituants qui sont modifiées. Ainsi, il peut alors se produire un changement d’état.
D’autre part, les molécules vont se rapprocher ou s’éloigner les uns des autres et former des gaz, des liquides ou des solides.
L'Énergie
Toutes les réactions de l’atome ou de la molécule libèrent des quantités d’énergies qui se manifestent soit en chaleur et/ou en lumière soit en rayonnements imperceptibles.
La formule E=mc² explique :
Une particule (au repos) de masse M (kilogrammes) possède du fait de cette masse, une énergie, E (joules), de valeur donnée par le produit de M par le carré de la vitesse de la lumière, c² (300 000² correspond à 300 000km/s)
En d’autres termes, l’équation d’Einstein signifie deux choses très importantes:
- La matière équivaut à l’énergie. La matière ou masse peut être transformée en énergie, et inversement.
- Une très petite masse de matière renferme une immense énergie.
A vrai dire, la bombe atomique est une application de ce principe. En effet, en cassant la cohésion du noyau d’un atome, nous libérons une énergie colossale, qui paradoxalement réside au niveau de l’infinitésimal.
Pour conclure...
En fin de compte, l’Être humain et tous les êtres vivants, ainsi que tout ce qui nous entoure… tout est constitués d’atomes.
Finalement, la matière est une représentation de l’énergie…
En définitif, nous pouvons imaginer l’énergie contenue dans les milliards de molécules qui constituent notre corps.
Ainsi, toute la matière, nous y compris sommes constitués d'énergies…
Comprenant cela, nous pouvons dire que notre réalité est une interaction des énergies de différents corps, de matière. Mais de quelle manière agissons-nous pour inclure cet élément dans nos mécanismes quotidiens…? Comment appréhendons-nous cette réalité énergétique ?
Après tout, la réalité que nous concevons ne décrit pas toutes ces choses à partir des énergies qui les composent mais plutôt selon leur masse physique, selon le corps dans son assemblage final.
Que percevons-nous vraiment de la réalité qui nous entoure, et par quel mécanisme y parvenons-nous ?
