L’abondance des éléments chimiques

Les éléments chimiques sont des entités qui se caractérisent par le même nombre de protons. Ils ne sont pas uniformément répartis dans l’Univers.

I Les éléments chimiques

Repère
À noter

Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons de l’élément considéré.

Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z. Ainsi, les atomes et les ions possédant le même numéro atomique Z appartiennent au même élément.

Chaque élément est représenté par une lettre majuscule parfois suivie d’une minuscule. Voici quelques exemples d’éléments chimiques :

Repère
À noter

La classification périodique comprend 118 éléments chimiques dont 94 sont naturels. Les autres sont artificiels (créés en laboratoire).

Les éléments chimiques sont classés par numéro atomique croissant dans un tableau appelé classification périodique des éléments. C’est le chimiste russe Dmitri Mendeleïev qui a publié une première classification en 1869.

II Répartition des éléments chimiques

Les éléments chimiques ne sont pas répartis de manière homogène dans l’Univers.

L’abondance d’un élément chimique est la mesure de sa proportion par rapport aux autres éléments dans un environnement donné ; on parle d’abondance relative. Elle peut être mesurée par fraction de masse, par fraction atomique (comparaison du nombre d’atomes) ou par fraction molaire (comparaison du nombre de molécules).

Dans l’Univers, les deux éléments les plus abondants sont l’hydrogène et l’hélium. Ces éléments sont apparus dès les premières minutes de la formation de l’Univers. En pourcentage d’atomes, l’abondance de l’hydrogène dans l’Univers est de 90 % et celle de l’hélium est de 9 %.

Depuis la formation de l’Univers, ces proportions ont très peu évolué, bien que de l’hélium soit produit en permanence dans les étoiles (à partir d’hydrogène), mais en quantités relativement très faibles.

Sur Terre, les éléments les plus abondants ne sont pas l’hydrogène et l’hélium, mais l’oxygène (O), le fer (Fe), le silicium (Si) et le magnésium (Mg).

L’oxygène est l’élément le plus abondant sur Terre. Il entre dans la composition de l’eau, de l’air et c’est aussi l’élément le plus abondant des roches terrestres.

Repère
Mot clé

L’hydrosphère désigne les zones sur Terre où l’eau (liquide, solide ou gazeuse) est présente.

On trouve également de l’hydrogène dans l’hydrosphère, celle-ci étant constituée essentiellement de molécules d’eau (H2O).

Dans la biosphère (ensemble des organismes vivants), on retrouve les mêmes éléments chimiques, mais dans des proportions différentes, avec quatre éléments majeurs : l’oxygène (O), le carbone (C), l’hydrogène (H) et l’azote (N).

Les êtres vivants sont constitués de molécules minérales (comme l’eau, qui représente 70 à 75 % de leur masse) et de molécules organiques, majoritairement des atomes de carbone et d’hydrogène liés entre eux et éventuellement à d’autres atomes ou groupes chimiques (protéines, hormones, ADN, etc.).

Zoom

Différenciation chimique du globe terrestre

La répartition des éléments chimiques dans le globe terrestre n’est pas homogène. Les éléments les plus lourds (fer, nickel) se retrouvent au centre de la Terre, les plus légers (silicium, oxygène, etc.) en superficie. Les éléments chimiques se sont répartis ainsi lors de la formation de notre planète.