En chimie, le terme monoatomique fait souvent référence à un état dans lequel les éléments se présentent sous la forme d’atomes uniques qui ne sont pas liés à d’autres atomes. Cela se produit principalement avec les gaz, et tous les éléments peuvent atteindre cet état d’atome unique à des températures suffisamment élevées. Chacun des gaz dits nobles – hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon – est naturellement un gaz monoatomique à température et pression standard. Le terme a un sens quelque peu différent en ce qui concerne les ions, car les ions monoatomiques sont constitués d’un seul élément, mais chacun de ces ions peut contenir plusieurs atomes de cet élément unique. Un terme de chimie connexe est diatomique, qui fait référence à une molécule composée de deux atomes qui peuvent être soit du même élément, soit de deux éléments différents.
Les éléments existent rarement à l’état monoatomique, surtout s’ils ne sont pas sous forme gazeuse. C’est parce que les atomes ont tendance à se regrouper. En chimie physique, cette attraction entre atomes et molécules est décrite en détail par la force de van der Waal. Les gaz rares sont constitués d’atomes très stables et ont une faible réactivité chimique, c’est pourquoi ils peuvent plus facilement exister à l’état monoatomique. Ces gaz partagent également d’autres caractéristiques, notamment l’absence de couleur ou d’odeur.
Les ions sont des particules à charge négative, également appelées anions, ou à charge positive, également appelées cations. Les ions polyatomiques sont constitués de deux éléments ou plus. Les ions monoatomiques sont constitués d’un seul élément et il existe deux types de ce type d’ions. Le type I sont des ions constitués d’un seul élément qui a toujours la même charge sous forme ionique, formant soit des cations, soit des anions. Les ions argent et zinc en sont des exemples. Les ions de type II sont également constitués d’un seul élément, mais sous forme ionique, ces éléments peuvent former à la fois des anions et des cations, comme c’est le cas pour le fer et le cuivre.
Les propriétés d’un seul atome d’un élément peuvent être différentes des propriétés des groupes d’atomes de ce même élément. L’or monoatomique, par exemple, a une couleur différente et des propriétés conductrices différentes de celles des amas d’atomes d’or. L’hydrogène se présente généralement sous la forme d’un gaz, où deux atomes d’hydrogène forment une molécule d’hydrogène. L’hydrogène monoatomique est très rare et très instable, mais les scientifiques pensent qu’il pourrait être utilisé comme un carburant puissant, par exemple pour les voyages spatiaux.