Une molécule est un groupement d’atomes (les constituants de la matière) liés entre eux. Elle est invisible à l’œil nu. Chaque molécule est représentée par une formule brute qui indique la nature et le nombre des atomes qui la composent. Par exemple, la formule brute de la molécule de l’eau est « H₂O », ce qui signifie que cette molécule est composée de deux atomes d’hydrogène, de symbole H, et d’un atome d’oxygène, de symbole O. La formule d’une molécule est obtenue en écrivant les symboles de ses atomes dans l’ordre alphabétique (ici H et O) et en indiquant leur nombre en bas à droite de leur symbole. Parmi les molécules les plus connues, on retrouve le dioxygène, de formule brute O₂ (deux atomes d’oxygène), qui compose 21 % de l’air et qu’on respire, ou encore le dioxyde de carbone, de formule CO₂ (un atome de carbone et deux atomes d’oxygène). Les organismes vivants (végétaux et animaux) sont constitués en grande partie de longues molécules contenant un grand nombre d’atomes de carbone (C), d’hydrogène (H), d’oxygène (O) et d’azote (N).
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