Fiche de révision : Bases de biochimie du vivant

📋 Plan du Cours

1. États et composition de la matière
2. Structure et symbolisme atomiques
3. Isotopes et classification périodique
4. Ions monoatomiques et polyatomiques
5. Liaisons chimiques
6. Molécules et chimie du carbone

📖 1. États et composition de la matière

🔑 Notions clés & Définitions

• État solide : une forme de la matière organisée, comme un médicament sous forme de comprimé
• État gazeux : la forme la plus désordonnée de la matière, dans laquelle les molécules n’ont plus d’interaction entre elles
• Molécule : un assemblage d’atomes liés par des liaisons
• État liquide : une forme semi-organisée de la matière, comme l’eau

📝 Points essentiels

• La matière peut changer d’état lorsque la température du milieu change, par une transformation appelée changement d’état.

💡 Astuce mémo

Solide organisé → liquide semi-organisé → gaz désordonné

📖 2. Structure et symbolisme atomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : constitué d’un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d’un nuage électronique formé d’électrons

📝 Points essentiels

• Les protons portent une charge positive, les neutrons une charge neutre et les électrons une charge négative.

📌 Un atome électriquement neutre possède autant d’électrons que de protons.

• Dans le symbolisme $^{A}_{Z}X$, X représente l’élément chimique, A est le nombre de masse égal au nombre de neutrons plus le nombre de protons, et Z est le numéro atomique égal au nombre de protons.

💡 Astuce mémo

Noyau massif et chargé positivement, nuage électronique léger et négatif

📖 3. Isotopes et classification périodique

🔑 Notions clés & Définitions

• Isotopes : des atomes qui possèdent le même nombre de protons Z mais un nombre de neutrons différent

★ À maîtriser

📌 La classification périodique est organisée par numéro atomique Z croissant de la gauche vers la droite.

Compléments

• Les exemples de position dans la classification sont:

  • Z = 1 correspond à l’hydrogène en période 1 et colonne 1
  • Z = 12 correspond au magnésium en période 3 et colonne 2
  • Z = 17 correspond au chlore en période 3 et colonne 17

• Dans un atome, le nombre d’électrons est égal au numéro atomique Z et leur organisation se fait en couches électroniques.

💡 Astuce mémo

Même Z pour un élément, neutrons variables pour les isotopes

📖 4. Ions monoatomiques et polyatomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Ion : un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons et qui n’est donc pas électriquement neutre

★ À maîtriser

📌 Un atome qui gagne un ou plusieurs électrons devient un anion, tandis qu’un atome qui perd un ou plusieurs électrons devient un cation.

• Les éléments de la première colonne forment des cations monovalents comme Li+, Na+ et K+, tandis que ceux de la deuxième colonne forment des cations divalents comme Mg2+ et Ca2+.

📌 Les ions monoatomiques sont constitués d’un seul type d’élément, tandis que les ions polyatomiques associent plusieurs éléments chimiques.

Compléments

• Les éléments de la dix-septième colonne forment des anions comme F-, Cl-, Br- et I- en captant un électron.

• Les ions polyatomiques cités sont:

  • CO3 2- carbonate
  • HCO3 - hydrogénocarbonate ou bicarbonate
  • PO4 3- phosphate
  • NO3 - nitrate
  • SO4 2- sulfate
  • NH4 + ammonium

💡 Astuce mémo

Perte d’électrons → cation ; gain d’électrons → anion

📖 5. Liaisons chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : la mise en commun de deux électrons situés sur les couches externes de deux atomes
• Liaison ionique : le transfert total d’un électron d’un atome vers un autre et maintient un système constitué de cations et d’anions
• Liaison hydrogène : une interaction faible entre une partie comportant NH ou OH et un atome O ou N accessible, au sein d’une même molécule ou entre deux molécules

★ À maîtriser

📌 Les liaisons fortes comprennent les liaisons covalentes apolaires, covalentes polaires et ioniques, tandis que les liaisons faibles comprennent les liaisons hydrogène et les interactions de Van der Waals.

• Une liaison covalente peut être simple, double ou triple, et sa force augmente selon l’ordre triple > double > simple.

📌 Une liaison covalente est polaire lorsque les atomes liés sont de nature différente, comme O-H, et apolaire lorsqu’ils sont de même nature, comme H2, O2 ou N2 ; la liaison C-H est considérée comme apolaire.

📌 Un composé ionique est électriquement neutre, s’écrit avec le cation en premier et associe des cations et des anions en proportions compensant leurs charges, comme MgCl2 avec Mg2+ et deux Cl-.

Compléments

• Les liaisons hydrogène contribuent notamment à relier les deux brins de la double hélice de l’ADN.

💡 Astuce mémo

Liaisons fortes à rompre par énergie, liaisons faibles facilement rompues

📖 6. Molécules et chimie du carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Chimie organique : la chimie des molécules contenant des atomes de carbone et d’hydrogène
• Isomères : des molécules différentes formées avec les mêmes types et nombres d’atomes

★ À maîtriser

• Les nombres de liaisons covalentes sont:

  • carbone : quatre
  • hydrogène : une
  • oxygène : deux
  • azote : trois

• Le carbone établit toujours quatre liaisons covalentes, qui peuvent être simples, doubles ou triples.

Compléments

📌 Les molécules constituées d’atomes autres que le carbone appartiennent à la chimie inorganique, à l’exception de CO2 et CO qui sont inorganiques malgré la présence de carbone.

• Une molécule peut être composée de deux atomes de carbone, six atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène, soit 2C, 6H et 1O.

💡 Astuce mémo

CHON : carbone, hydrogène, oxygène, azote

📊 Tableaux de synthèse

Types de liaisons chimiques