Fiche de révision : Biochimie et organisation de la matière

📋 Plan du Cours

1. Biochimie et matière vivante
2. Éléments chimiques du corps humain
3. Structure et notation de l’atome
4. Isotopes et masse atomique
5. Radioactivité et applications médicales
6. Couches électroniques et tableau périodique
7. Valence et formation des liaisons

📖 1. Biochimie et matière vivante

🔑 Notions clés & Définitions

• Biochimie : Chimie du vivant qui étudie la structure et la fonction des molécules de la matière vivante ainsi que leurs transformations chimiques dans la cellule.

★ À maîtriser

• 🔄 Le corps humain s’organise du plus complexe au plus simple :

  1. Organisme
  2. Systèmes
  3. Organes
  4. Tissus
  5. Cellules
  6. Molécules
  7. Atomes

• Les constituants de la matière vivante comprennent :

  • L’eau, qui représente environ 70 % de la masse totale des cellules
  • Les ions inorganiques, qui représentent environ 1 %
  • Les molécules organiques, sous forme de petites molécules ou de macromolécules

Compléments

• La biochimie intervient au niveau chimique, considéré comme non vivant dans le cours.

• Les molécules organiques citées sont :

  • Le glucose et l’urée parmi les petites molécules
  • Les glucides
  • Les lipides
  • Les protéines
  • Les acides nucléiques

📖 2. Éléments chimiques du corps humain

★ À maîtriser

• Les éléments chimiques du corps humain sont répartis en trois catégories :

  • Les éléments majeurs
  • Les éléments mineurs
  • Les oligoéléments

• Les éléments majeurs représentent environ 96 % de la masse corporelle : oxygène 65,0 %, carbone 18,5 %, hydrogène 9,5 % et azote 3,2 %.

• Les éléments mineurs et leurs proportions sont :

  • Calcium : 1,5 %
  • Phosphore : 1,0 %
  • Potassium : 0,35 %
  • Soufre : 0,25 %
  • Sodium : 0,2 %
  • Chlore : 0,2 %
  • Magnésium : 0,1 %
  • Fer : 0,005 %

Compléments

• Les 14 oligoéléments cités sont Al, B, Cr, Co, Cu, F, I, Mn, Mo, Se, Si, Sn, V et Zn, et ils représentent environ 0,4 % de la masse corporelle.

• Le potassium est le principal cation intracellulaire, tandis que le sodium est le principal cation extracellulaire et le chlore le principal anion extracellulaire.

📖 3. Structure et notation de l’atome

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Plus petite unité de matière qui conserve les propriétés de son élément.

★ À maîtriser

• Les particules subatomiques se distinguent par leur charge et leur masse :

  • Protons : charge +1 et masse de 1 unité atomique
  • Neutrons : charge nulle et masse de 1 unité atomique
  • Électrons : charge −1 et masse négligeable, environ 0 unité atomique

• Les protons et les neutrons forment le noyau de l’atome et sont appelés nucléons.

📌 Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons, égal au nombre d’électrons dans un atome neutre, tandis que le nombre de masse A correspond au nombre total de nucléons, soit protons et neutrons.

📐 Formule - Le nombre de neutrons est donné par $N = A - Z$.

Compléments

• L’atome de lithium représenté par $^{7}_{3}\mathrm{Li}$ possède 3 protons, 3 électrons et 4 neutrons.

📖 4. Isotopes et masse atomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Isotope : Atomes d’un même élément ayant le même nombre de protons Z mais un nombre différent de neutrons et donc un nombre de masse A différent.
• Masse atomique relative : Moyenne pondérée des nombres de masse des isotopes d’un élément selon leur abondance naturelle.

★ À maîtriser

• Les isotopes d’un même élément possèdent les mêmes propriétés chimiques, mais des propriétés physiques légèrement différentes.

Compléments

• Les exemples d’isotopes cités sont :

  • Carbone-12
  • Carbone-13
  • Carbone-14
  • Protium
  • Deutérium
  • Tritium

• Dans l’hydrogène naturel, le protium représente 99,98 %, le deutérium 0,015 % et le tritium seulement des traces.

• La masse atomique relative du chlore est 35,5.

💡 Astuce mémo

Même Z, neutrons différents : isotope stable ou radioactif.

📖 5. Radioactivité et applications médicales

🔑 Notions clés & Définitions

• Demi-vie : Temps nécessaire à la désintégration de la moitié des atomes radioactifs.

★ À maîtriser

• Les isotopes instables, appelés radio-isotopes, se décomposent spontanément.

• Les rayonnements radioactifs cités sont :

  • Rayons alpha : noyaux d’hélium
  • Rayons bêta : électrons
  • Rayons gamma : ondes électromagnétiques très pénétrantes

• Les rayonnements ionisants provoquent des lésions de l’ADN pouvant entraîner des effets précoces, comme la mort cellulaire, les brûlures et l’anémie, ou des effets tardifs, comme les cancers et les mutations héréditaires.

Compléments

• La demi-vie du carbone-14 est de 5730 ans et celle du fer-59 est de 45,6 jours.

• La scintigraphie diagnostique utilise des traceurs à demi-vie courte, notamment le krypton-81 et le xénon-133 pour le poumon, ainsi que l’iode-131 pour la thyroïde.

• La radiothérapie traite les tumeurs au moyen de radium, de cobalt-60 ou d’iode radioactif.

💡 Astuce mémo

Rayonnements ionisants → lésions de l’ADN → effets précoces ou tardifs.

📖 6. Couches électroniques et tableau périodique

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrons de valence : Électrons de la couche externe de l’atome qui déterminent son comportement chimique.

📝 Points essentiels

• Les électrons remplissent successivement les couches électroniques à partir du noyau, avec une capacité maximale de 2 électrons pour K, 8 pour L, 18 pour M et 32 pour N.

• Le tableau périodique contient 92 éléments naturels classés par numéro atomique Z.

📌 Dans le tableau périodique, les périodes sont des lignes regroupant des éléments ayant le même nombre de couches électroniques, tandis que les familles sont des colonnes regroupant des éléments ayant le même nombre d’électrons de valence et des propriétés chimiques similaires.

📖 7. Valence et formation des liaisons

★ À maîtriser

📌 Un atome est particulièrement stable lorsque sa couche externe comporte 8 électrons, ou 2 électrons pour l’hélium, et les gaz rares de la colonne VIIIa sont ainsi totalement inertes.

• Pour saturer leur couche externe, les atomes peuvent transférer des électrons et former des ions, ou partager des électrons et former des liaisons covalentes.

Compléments

• Dans une représentation de Lewis, le symbole représente le cœur de l’atome, constitué du noyau et des couches internes.

• Dans une représentation de Lewis, les électrons de valence célibataires sont figurés par des points et les doublets électroniques appariés par des traits.

💡 Astuce mémo

Transférer des électrons forme des ions ; les partager forme une liaison covalente.