Réactions chimiques et biochimiques pour débutants (Partie 1)

Pour tous les non-scientifiques, les réactions chimiques sont un peu une forme de magie raisonnée pleine de glou-glous et de changement de couleurs amusant. Nous allons essayer de comprendre les 2 réactions de base (il en existe de nombreuses autres mais nous allons nous borner à elles car elles se retrouvent partout en biochimie) : la réaction acide-base et la réaction d'oxydo-réduction.

Avant de décortiquer ces 2 réactions, reprenons les bases de l'atome. L'atome est constitué d'un noyau constitué de protons (chargés +) et de neutrons (faisant office de colle). Un unique cas existe d'un noyau constitué que d'un seul proton : l'atome d'hydrogène (H) que nous reverrons.

Première règle : en chimie, le plus important, ce sont les électrons. Nous ne touchons jamais au noyau dans les réactions chimiques.

En fonction de la taille du noyau, il peut avoir plus ou moins de couches d'énergie et plus ou moins d'orbitales atomiques. L'équilibre « parfait » pour un atome donné est atteint lorsqu'il présente certaines caractéristiques de remplissage des orbitales atomiques.

Pour simplifier, hors des métaux de transition et des métaux pauvres, cet équilibre est atteint lorsque l'atome possède le même nombre d'électrons que le gaz parfait le plus proche dans le tableau périodique des éléments. Ce gaz possède comme caractéristique d'avoir un nombre égal de protons et d'électrons (chargés -) et donc d'être électriquement neutre. L'hélium possède 2 protons et donc 2 électrons pour avoir la neutralité entre les charges + et les charges -.

Pour cela, l'atome va chercher à prendre ou à enlever le nombre d'électrons nécessaire pour atteindre le même nombre que celui du gaz parfait le plus proche ce qui va lui donner une charge qui est positive lorsque le nombre de protons dépasse le nombre d'électrons ou négative s'il en prend davantage que son nombre de protons.

Un petit exemple :

L'Oxygène O⁸ qui possède 8 protons est proche du gaz parfait appelé Néon qui possède 10 protons et donc 10 électrons. Pour avoir la même occupation orbitale que le Néon, l'Oxygène doit avoir 10 électrons donc, à l'équilibre, l'Oxygène va chercher à récupérer 2 électrons en plus pour obtenir O^2-.

Cet élément va conditionner les liaisons possibles ainsi que les ruptures de liaisons et la répartition des électrons lorsque cela se produit. Cette dernière notion correspond à l'électronégativité que nous ne détaillerons pas.

Pour terminer cette partie, il n'existe rien de plus jouisif que d'avoir un unique contre-exemple : l'hydrogène H. Décidément, cet atome ne fait rien comme tout le reste. En effet, le gaz parfait le plus proche est l'hélium (2 protons donc 2 électrons) donc la logique est d'avoir 2 électrons pour l'hydrogène et donc, comme il n'a qu'un proton (2- et 1+ donne 1-), nous obtenons H^-... Du moins en théorie... Il se trouve que sa capacité à retenir les électrons est tellement faible qu'il les perd systématiquement donc sa forme habituelle est le proton H⁺.

François Kaeffer

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