Introduction à la liaison chimique (2024)

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    La liaison chimique est l'un des principes fondamentaux de la chimie qui explique d'autres concepts tels que les molécules et les réactions. Sans elle, les scientifiques ne pourraient pas expliquer pourquoi les atomes sont attirés les uns vers les autres ou comment les produits se forment après une réaction chimique. Pour comprendre le concept de liaison, il faut d'abord connaître les bases de la structure atomique.

    Introduction

    Un communatomecontient un noyau composé de protons et de neutrons, avec des électrons à certains niveaux d'énergie tournant autour du noyau. Dans cette section, l'accent sera mis sur ces électrons. Les éléments se distinguent les uns des autres en raison de leur "nuage d'électrons", ou de la zone où les électrons se déplacent autour du noyau d'un atome. Parce que chaque élément a un nuage d'électrons distinct, cela détermine leurs propriétés chimiques ainsi que l'étendue de leur réactivité (c'est-à-dire que les gaz nobles sont inertes/non réactifs tandis que les métaux alcalins sont hautement réactifs). Dans la liaison chimique, seuls les électrons de valence, électrons situés dans leorbitalesdu niveau d'énergie le plus externe (couche de valence) d'un élément, sont impliqués.

    Diagrammes de Lewis

    Les diagrammes de Lewis sont des représentations graphiques des éléments et de leurs électrons de valence. Les électrons de valence sont les électrons qui forment la coque la plus externe d'un atome. Dans un diagramme de Lewis d'un élément, le symbole de l'élément est écrit au centre et les électrons de valence sont dessinés autour de lui sous forme de points. La position des électrons de valence dessinés est sans importance. Cependant, la convention générale est de commencer à partir de la position 12 heures et d'aller dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à 3 heures, 6 heures, 9 heures et revenir aux positions 12 heures respectivement. Généralement, le chiffre romain du groupe correspond au nombre d'électrons de cantonnière de l'élément.

    Vous trouverez ci-dessous la représentation du tableau périodique du nombre d'électrons de valence. Les métaux alcalins du groupe IA ont un électron de valence, les métaux alcalino-terreux du groupe IIA ont 2 électrons de valence, le groupe IIIA a 3 électrons de valence, etc. Les métaux de transition, les lanthanoïdes et les actinoïdes non indiqués sont plus difficiles à distinguer du nombre d'électrons de valence qu'ils possèdent; cependant, cette section ne présente que le collage, par conséquent, ils ne seront pas couverts dans cette unité.

    Introduction à la liaison chimique (1)

    Diagrammes de Lewis pour les composés moléculaires/ions

    Pour dessiner les diagrammes de Lewis pour les composés moléculaires ou les ions, suivez ces étapes ci-dessous (nous utiliserons H2O comme exemple à suivre) :

    1)Comptez le nombre d'électrons de valence du composé moléculaire ou de l'ion. Rappelez-vous, s'il y a deux ou plus du même élément, alors vous devez doubler ou multiplier par le nombre d'atomes qu'il y a du nombre d'électrons de cantonnière. Suivez le numéro de groupe en chiffres romains pour voir le nombre correspondant d'électrons de cantonnière pour cet élément.

    Électrons de valence :

    Oxygène (O)--Groupe VIA : il y a donc 6 électrons de valence

    Hydrogène (H)--Groupe IA : il y a donc 1 électron de valence

    REMARQUE : Il y a DEUX atomes d'hydrogène, donc multipliez 1 électron de cantonnière X 2 atomes

    Somme : 6 + 2 =8 électrons de cantonnière

    2)Si la molécule en question est un ion, n'oubliez pas d'ajouter ou de soustraire le nombre respectif d'électrons au total de l'étape 1.

    Pour les ions, si l'ion a une charge négative (anion), ajouter le nombre d'électrons correspondant au nombre total d'électrons (c'est-à-dire si NON3-a une charge négative de 1-, alors vousajouter1 électron supplémentaire au total ; 5 + 3(6)= 23 +1 =24 électrons au total). UN-signe signifie que la molécule a une charge globale négative, elle doit donc avoir cet électron supplémentaire. En effet, les anions ont une affinité électronique plus élevée (tendance à gagner des électrons). La plupart des anions sont composés de non-métaux, qui ont une électronégativité élevée.

    Si l'ion a une charge positive (cation),soustrairele nombre d'électrons correspondant au nombre total d'électrons (c'est-à-dire H3O+a une charge positive de 1+, donc voussoustraire1 électron supplémentaire au total ; 6 + 1(3) = 9 - 1 =8 au total électrons). UN+signifie que la molécule a une charge globalement positive, il doit donc lui manquer un électron. Les cations sont positifs et ont une affinité électronique plus faible. Ils sont principalement composés de métaux; leurs rayons atomiques sont plus grands que les non-métaux. Cela signifie par conséquent que le blindage est augmenté et que les électrons ont moins tendance à être attirés par le noyau "blindé".

    Dans notre exemple, l'eau est une molécule neutre, donc aucun électron n'a besoin d'être ajouté ou soustrait du total.

    3)Écrivez les symboles des éléments, en vous assurant que tous les atomes sont pris en compte (c'est-à-dire H2O, écrivez O et 2 H de chaque côté de l'oxygène). Commencez par ajouter des liaisons simples (1 paire d'électrons) à tous les atomes possibles en vous assurant qu'ils suivent la règle de l'octet (à l'exception de la règle du duo et des autres éléments mentionnés ci-dessus).

    4)S'il reste des électrons, ajoutez-les à l'atome central de la molécule (c'est-à-dire XeF4 a 4 électrons supplémentaires après avoir été distribués, donc les 4 électrons supplémentaires sont donnés à Xe : comme ça. Enfin, réarrangez les paires d'électrons en doubles ou triples liaisons si possible.

    Introduction à la liaison chimique (2)Introduction à la liaison chimique (3)

    Règle de l'octet

    La plupart des éléments suivent la règle de l'octet dans la liaison chimique, ce qui signifie qu'un élément doit être en contact avec huit électrons de valence dans une liaison ou remplir exactement sa couche de valence. Avoir huit électrons au total garantit que l'atome est stable. C'est la raison pour laquelle les gaz nobles, une couche d'électrons de valence de 8 électrons, sont chimiquement inertes ; ils sont déjà stables et ont tendance à ne pas avoir besoin du transfert d'électrons lors de la liaison avec un autre atome pour être stables. D'autre part, les métaux alcalins ont une couche d'électrons de valence d'un électron. Puisqu'ils veulent compléter la règle de l'octet, ils perdent souvent simplement un électron. Cela les rend assez réactifs car ils peuvent facilement donner cet électron à d'autres éléments. Ceci explique les propriétés hautement réactives des éléments du groupe IA.

    Certains éléments qui font exception à la règle de l'octet incluent l'aluminium (Al), le phosphore (P), le soufre (S) et le xénon (Xe).

    L'hydrogène (H) et l'hélium (He) suivent la règle du duo puisque leur couche de valence ne permet que deux électrons. Il n'y a aucune exception à la règle du duo; l'hydrogène et l'hélium contiendront toujours un maximum de deux électrons.

    Une liaison ionique

    La liaison ionique est le processus consistant à ne pas partager d'électrons entre deux atomes. Il se produit entre un non-métal et un métal. La liaison ionique est également connue comme le processus par lequel les électrons sont "transférés" l'un à l'autre parce que les deux atomes ont des niveaux d'affinité électronique différents. Dans l'image ci-dessous, un ion sodium (Na) et un ion chlore (Cl) sont combinés par liaison ionique. N / A+a moins d'électronégativité en raison d'un grand rayon atomique et ne veut essentiellement pas l'électron dont il dispose. Cela permettra facilement à l'atome de chlore le plus électronégatif de gagner l'électron pour compléter son 3e niveau d'énergie. Tout au long de ce processus, le transfert de l'électron libère de l'énergie dans l'atmosphère.

    Introduction à la liaison chimique (5)

    Un autre exemple de liaison ionique est la structure du réseau cristallin illustrée ci-dessus. Les ions sont disposés de manière à montrer l'uniformité et la stabilité ; une caractéristique physique dans les cristaux et les solides. De plus, dans un concept appelé "la mer d'électrons", on voit que la structure moléculaire des métaux est composée d'ions positifs stabilisés (cations) et d'électrons "à écoulement libre" qui se tissent entre les cations. Cela attribue à la propriété de conductivité du métal; les électrons qui circulent laissent passer le courant électrique. De plus, cela explique pourquoi les électrolytes forts sont de bons conducteurs. Les liaisons ioniques sont facilement rompues par l'eau car la polarité des molécules d'eau empêche les anions d'attirer les cations. Par conséquent, les composés ioniques se dissocient facilement dans l'eau et les propriétés métalliques du composé permettent la conductivité de la solution.

    Introduction à la liaison chimique (6)

    Liaison covalente

    La liaison covalente est le processus de partage d'électrons entre deux atomes. Les liaisons sont généralement entre un non-métal et un non-métal. Comme leurs électronégativités se situent toutes dans la plage élevée, les électrons sont attirés et tirés par les noyaux des deux atomes. Dans le cas de deux atomes identiques qui sont liés l'un à l'autre (également connu sous le nom de liaison non polaire, expliqué plus loin ci-dessous), ils émettent tous deux la même force d'attraction sur les électrons, il y a donc une attraction égale entre les deux atomes (c'est-à-dire l'oxygène gazeux, ou O2, ont une distribution égale d'affinité électronique. Cela rend les liaisons covalentes plus difficiles à rompre.

    Introduction à la liaison chimique (7)

    Il existe trois types de liaisons covalentes : les liaisons simples, doubles et triples. Une simple liaison est composée de 2 électrons liés. Naturellement, une double liaison a 4 électrons et une triple liaison a 6 électrons liés. Parce qu'une triple liaison aura plus de force d'affinité électronique qu'une simple liaison, l'attraction vers le noyau chargé positivement est augmentée, ce qui signifie que la distance entre le noyau et les électrons est moindre. En termes simples, plus il y a de liaisons ou plus la force de la liaison est grande, plus la longueur de la liaison sera courte. Autrement dit:

    Longueur de liaison : triple liaison < double liaison < simple liaison

    Liaison covalente polaire

    La liaison covalente polaire est le processus de partage inégal des électrons. Il est considéré comme le juste milieu entre la liaison ionique et la liaison covalente. Cela se produit en raison des valeurs d'électronégativité différentes des deux atomes. Pour cette raison, l'atome le plus électronégatif attirera et exercera une force d'attraction plus forte sur les électrons. Ainsi, les électrons passeront plus de temps autour de cet atome.

    Introduction à la liaison chimique (8)

    Les symboles ci-dessus indiquent que du côté fluor, il est légèrement négatif et que le côté hydrogène est légèrement positif.

    Molécules polaires et non polaires

    La polarité est les forces concurrentes entre deux atomes pour les électrons. Elle est également connue sous le nom de liaison covalente polaire. Une molécule est polaire lorsque les électrons sont attirés par un atome plus électronégatif en raison de sa plus grande affinité électronique. Une molécule non polaire est une liaison entre deux atomes identiques. Ils sont l'exemple idéal d'une liaison covalente. Quelques exemples sont l'azote gazeux (N2), oxygène gazeux (O2) et de l'hydrogène gazeux (H2).

    Une façon de déterminer le type de liaison d'une molécule consiste à déterminer la différence des valeurs d'électronégativité des molécules.

    Si la différence est comprise entre 0,0 et 0,3, la molécule a une liaison non polaire.

    Si la différence est comprise entre 0,3 et 1,7, la molécule a une liaison polaire.

    Si la différence est de 1,7 ou plus, alors la molécule a uneliaison ionique.

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    Author: Cheryll Lueilwitz

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