CHAPITRE 4 : Entités chimiques stables

Objectifs :

- Nommer les principaux ions et savoir écrire leur formule.
- Établir le lien entre stabilité chimique et configuration électronique de valence d’un gaz noble.
- Déterminer la charge électrique d’ions monoatomiques courants à partir du tableau périodique.
- Décrire et exploiter le schéma de Lewis d’une molécule.
- Associer qualitativement l’énergie d’une liaison entre deux atomes à l’énergie nécessaire pour la rompre.

I. Notion de stabilité

Les gaz nobles (He, Ne, Ar, Xe, Kr) désignent une famille d'entités chimiques particulièrement stables. Cette stabilité provient du fait que leur couche de valence est saturée.
Les éléments chimiques autres que les gaz nobles ont leur couche de valence non saturée et ne sont donc pas stables. Ils cherchent à acquérir une stabilité plus grande en ayant leur couche de valence saturée.
Deux manières d'y parvenir :
- perdre ou gagner des électrons : l'atome devient alors un ion.
- partager des électrons avec d'autres atomes au sein d'une liaison chimiques. Les atomes ainsi liés forment alors une molécule.

II. Stabilisation des atomes par formation d'ions

1. Ions monoatomiques

Un ion monoatomique est une entité chimique stable dont la couche de valence est saturée.
Pour devenir un ion, un atome gagne ou cède des électrons : il devient donc chargé.
On distingue les ions qui ont gagné des électrons, on les nomme anions et sont donc négatifs, et les ions qui ont perdu des électrons, on les nomme cations et sont positifs.

Remarque : la formation d'un ion ne modifiant pas le noyau, l'ion appartient au même élément chimique que l'atome dont il est issu.
Exemple : l'atome de sodium Na peut perdre un électron pour former l'ion sodium Na+

2. Solides ioniques

Un solide ionique est une espèce chimique stable, composés d’anions et cations et électriquement neutre.
Exemple :
- le chlorure de sodium NaCl (composé d’ions Na+ et Cl-).
- le Fluorure de calcium CaF2 (composé d’ions Ca2+ et F-).

III. Stabilisation des atomes par formation de molécules

Une molécule est une entité chimique stable et électriquement neutre formée d'au moins deux atomes liés entre eux par une liaison de valence.

1. La liaison de valence

La liaison de valence est formée entre deux atomes par la mise en commun d’une paire ou de plusieurs paires d’électrons.
Chaque atome acquiert ainsi la configuration électronique du gaz noble qui le suit dans le tableau périodique des éléments.
On distingue trois types de liaisons :
- La liaison simple par mise en commun de deux électrons.
- La liaison double par mise en commun de quatre électrons.
- La liaison triple par mise en commun de six électrons.

2. Les doublets non liants

Les électrons de valence non engagés dans une liaison de valence se rassemblent par paire pour former des doublets non liants.

3. Le modèle de Lewis

Dans le schéma de Lewis d’une molécule, tous les doublets sont représentés par des tirets.
Les doublets liants entre les atomes modélisant les liaisons de valence.
Les doublets non liants autour des atomes modélisent les électrons non engagés dans la liaison.
En exploitant le schéma de Lewis d’une molécule, il est possible de justifier sa stabilité.

4. Énergie de liaison

Chaque liaison a une énergie, appelée énergie de liaison, dont la valeur est égale à l’énergie nécessaire pour la rompre. Ainsi plus l'énergie de liaison est grande, plus la liaison de valence entre les deux atomes est stable.

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