Que sont les éléments monoatomiques et pourquoi existent-ils ?

Les éléments monoatomiques sont un type particulier d’ éléments chimiques constitués d’atomes individuels . C’est-à-dire qu’il s’agit de substances pures dans lesquelles tous les atomes sont égaux les uns aux autres et ne présentent aucun type de liaison chimique entre eux.

La plupart de ces éléments sont très abondants et peuvent être trouvés naturellement dans tout l’univers. Bien qu’il s’agisse d’un concept simple, pour bien le comprendre, il est nécessaire de comprendre tout d’abord ce qu’est un atome, ce qu’est un élément chimique et comment reconnaître les deux.

L’atome

A la base du concept d’éléments monoatomiques se trouve l’atome. Toute matière est composée de minuscules particules invisibles appelées atomes. Les atomes sont constitués d’un noyau dans lequel se trouvent des protons (avec une charge positive) et des neutrons (sans charge électrique), et un nuage d’électrons chargés négativement qui se déplace autour de lui. Les propriétés physiques et chimiques des atomes dépendent du nombre de protons et d’électrons qu’ils contiennent. En fait, le nombre de protons dans le noyau détermine à quel élément chimique appartient un certain atome.

Qu’est-ce qu’un élément chimique ?

Un élément chimique est compris comme étant cette substance pure qui ne peut pas être décomposée en d’autres substances plus simples ou par des processus physiques ou chimiques. Au microscope, ces substances sont constituées d’une seule classe d’atomes.

Les éléments chimiques sont ceux qui sont répertoriés dans le tableau périodique. Pour chaque élément chimique, il existe un type d’atome différent. Ainsi, l’élément carbone est composé d’atomes de carbone identiques entre eux, mais différents des atomes présents dans un échantillon de l’élément mercure (voir photo), par exemple.

Les éléments chimiques peuvent apparaître sous différentes formes :

• Dans certains cas, les atomes d’un élément peuvent former des espèces dans lesquelles plusieurs atomes sont liés, formant ainsi des molécules. Quelques exemples sont le chlore gazeux (Cl ₂ ), l’ozone (O ₃ ) et le phosphore blanc (P ₄ ).
• D’autres éléments forment des réseaux covalents à deux ou trois dimensions avec des milliers d’atomes liés entre eux, comme le graphite et le diamant (tous deux constitués d’atomes de carbone).
• Ensuite, il y a les métaux, qui forment des cristaux tridimensionnels dans lesquels chaque atome est entouré de plusieurs autres atomes qui lui ressemblent, et dans lesquels ils sont liés par la liaison métallique.

Cependant, il existe d’autres éléments dans lesquels les atomes ne forment aucune sorte de liaisons les uns avec les autres, comme nous le verrons ci-dessous.

éléments monoatomiques

Comme nous l’avons vu au début, les éléments monoatomiques sont les éléments qui, dans les conditions ambiantes, existent en tant qu’atomes individuels. Monatomique signifie littéralement « avoir un seul atome » (le préfixe mono- signifie « un »). En d’autres termes, les éléments monoatomiques sont ceux qui, dans des conditions normales, ne forment aucun type de liaison chimique ou ne partagent pas d’électrons avec d’autres atomes, ni identiques ni différents d’eux-mêmes.

Pourquoi les éléments monoatomiques existent-ils ?

Dans un monde où la grande majorité des éléments du tableau périodique sont soit liés les uns aux autres, soit liés à d’autres éléments, il convient de se poser la question : pourquoi existe-t-il des éléments monoatomiques ?

La raison de leur existence est liée à la structure des atomes qui composent ces éléments. Il s’avère que tous les éléments monoatomiques partagent une caractéristique de base entre eux : ils ont des configurations électroniques beaucoup plus stables que les autres éléments, ce qui leur permet d’exister sans avoir à donner, recevoir ou partager des électrons avec un autre atome.

En fait, si tous les autres éléments du tableau périodique forment des molécules et des composés chimiques dans lesquels leurs atomes échangent des électrons entre eux, c’est précisément parce que, ce faisant, ils acquièrent la configuration électronique des éléments monoatomiques.

Propriétés des éléments monoatomiques

• Ce sont des gaz inertes à température ambiante.
• Ils ont des points de fusion et d’ébullition très bas.
• Ce sont des éléments très peu réactifs qui ne se combinent généralement pas avec d’autres éléments.
• Deux d’entre eux sont radioactifs, dont un est un élément synthétique (obtenu artificiellement).

Exemples d’éléments monoatomiques

Les éléments monoatomiques sont ceux qui appartiennent au groupe des gaz nobles. Autrement dit, ils correspondent aux 7 éléments du groupe 18 (anciennement groupe VIII-A) du tableau périodique, qui sont :

• Hélium (He)
• Néon (Ne)
• Argon (Ar)
• Krypton (Kr)
• Xénon (Xe)
• Radon (Rn)
• Oganéson (Og)

Les métaux sont-ils des éléments monoatomiques ?

Une question fréquente chez les étudiants en chimie est de savoir si les métaux sont considérés comme des éléments monoatomiques. La raison en est que, comme les éléments monoatomiques, les métaux sont toujours simplement représentés par leur symbole chimique, sans l’utilisation d’indices pour suggérer qu’ils forment des molécules.

Naturellement, quiconque comparant les deux cas sans aucune information supplémentaire arriverait à la même conclusion. Cependant, comme mentionné il y a un instant, les métaux forment en fait de vastes réseaux cristallins tridimensionnels de millions d’atomes liés entre eux par une liaison métallique. Ce qui est représenté dans les réactions n’est rien d’autre que leur formule empirique (puisque, ne formant pas de molécules, elles n’ont pas de formule moléculaire).

Les métaux ne sont donc pas des éléments monoatomiques. Ils ne partagent aucune des caractéristiques de ces éléments et ne peuvent pas non plus exister, dans des conditions normales, en tant qu’espèces monoatomiques séparées les unes des autres.

« or monoatomique »

C’est le bon moment pour clarifier que, étant un métal et sachant que les métaux ne sont pas des éléments monoatomiques, l’or non plus. En d’autres termes, l’or monoatomique n’existe pas. L’explication vient du fait qu’il y a environ 50 ans, un fermier de l’Arizona, aux États-Unis, du nom de David Hudson, a déclaré avoir découvert une nouvelle forme de matière qu’il a appelée « Orbitally Reranged Monatomic Elements » ou ORMEs, pour leur acronyme En anglais. Selon l’agriculteur, des métaux tels que l’or, l’argent et l’aluminium peuvent former des ORME qui auraient des propriétés miraculeuses.

Aujourd’hui, ces ORME sont vendus sous divers noms commerciaux tels que des remèdes miracles contre le cancer, des suppléments capables d’améliorer le fonctionnement du système nerveux et une foule d’autres allégations non fondées.

Bien que les effets de ces substances puissent même être débattus (bien que la cohérence scientifique soit pratiquement inexistante), ce qui est certain, c’est qu’elles ne contiennent en aucun cas des éléments monoatomiques, et encore moins des atomes individuels de métaux de transition tels que l’or. C’est juste un nom commercial trompeur.

Les références

Cabot Pol F., P.F. (2019, juillet). ORME (éléments monoatomiques réarrangés orbitalement). Extrait de https://www.researchgate.net/publication/334452137_ORMEs_Orbitally_Rearranged_Monoatomic_Elements

L’occurrence, la préparation et les propriétés des gaz nobles. (s.d.). extrait de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1963

Le tableau périodique. (2020, 30 octobre). Extrait de https://espanol.libretexts.org/@go/page/1806

National Geographic Espagne. (2021, 6 avril). National géographique. Extrait de https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/tabla-periodica-forma-ordenar-elementos-quimicos_15988