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QU’EST CE QU’UN ÉLÉMENT CHIMIQUE ?




« Quand le sage montre la lune, l’imbécile regarde le doigt » Proverbe du Burundi



Il suffit de rassembler des enseignants et leur demander ce qu’ils entendent par élément chimique pour constater que cette notion est plutôt floue dans les esprits. Rapidement, voici quelques réponses typiques:


Eléments = atomes (mais alors, qu’est ce qui se conserve alors dans la réaction Cu ® Cu2+ +2e- ?)

Elément cuivre = ce qu’il y a de commun entre du sulfate de cuivre et du métal cuivre (passage du général au particulier chez ceux qui sont gênés pour donner une définition générale)

Elément = ce qui se conserve au cours d’une réaction chimique (confusion entre définition et propriété)


Curieusement, il est très rare de voir un enseignant proposer d’assimiler éléments et noyaux atomiques (comme si cela relevait d’un interdit non raisonné)


Profitant de l’entrée dans un nouveau millénaire, nous prendrons ici le parti de définir les éléments comme des noyaux. Plus précisément, on appellera élément tout noyau quel que soit le nombre de neutron(s) qu’il contient et quel que soit son environnement (entouré ou non d’électrons, environné ou non d’autres noyaux)


Dans ce cadre, il existe une centaine de types d’éléments qui se distinguent par le nombre de protons qu’ils contiennent.


Ainsi, par exemple, on appellera élément hydrogène (codé H), tout noyau contenant un seul proton (indépendamment du nombre de neutron(s) qu’il contient et de son environnement). Etc.


Le concept d’élément ainsi défini est clairement quantitatif : on peut, en principe, compter les éléments de chaque sorte présents dans un objet. Par exemple, on dira qu’une molécule de butane contient quatre éléments C. Le grand avantage de cette conception est de rendre limpide l’expression de la loi de conservation des éléments (voir comptage détaillé des éléments dans l’exemple de la combustion du butane).


On entrevoit alors la nature profonde du problème de la définition des éléments. Il s’agit d’une gêne devant un concept qui possède des aspects qualitatifs et quantitatifs. A l’époque de Lavoisier et jusqu’aux premières années du 20° siècle, la notion d’élément ne peut être que qualitative. Par exemple, on dit que l’élément cuivre (au singulier) se conserve dans telle réaction. L’élément cuivre est une qualité qui se transmet. Curieusement, cette qualité ne s’est jamais traduite dans le langage par un adjectif : on aurait pu dire avec profit que tel produit est cuivré (au sens où il possède la qualité cuivre).


Nous sommes dans une situation où les conceptions qualitative et quantitative ne s’excluent pas ; elles se complètent. Par analogie, être fortuné n’exclut pas qu’on puisse, éventuellement, compter sa fortune…


Note : il est intéressant d'observer qu’en dehors des ouvrages de seconde, les références au mot « éléments » sont rares voire absentes dans les livres scolaires.

Si vous avez du temps, essayez donc de trouver ne serait-ce qu'une occurence du mot élément dans un manuel de chimie de ° S ou de terminale S ...


Les programmes officiels éludent soigneusement la question de la définition de la notion d’éléments. Les commentaires évitent de trop bien définir la notion d’éléments alors que des développements importants sont faits par ailleurs sur des questions moins générales.  Le programme français de la classe de 2° d’août 2001 signale l’amalgame entre éléments et atomes fait au collège mais ne définit pas ce qu’on entend par élément. Y aurait-il une gêne sur ce point ?


Pour l'anecdote, il m'est arrivé d'être traité de « physicien » à propos du parti pris ici. Il m'est apparu après réflexion qu'il s'agit d'une insulte dans certains esprits ...



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