Les couches électroniques
La configuration électronique (différente de composition) d'un atome dans son état fondamental indique la répartition des électrons en précisant le numéro de couches n suivi du nom de la sous-couche (s ou p) puis du nombre d'électrons dans cette sous-couche.
Avec 18 électrons: Is - 2s 2p 3s 3p
Les électrons qui appartiennent à la dernière COUCHE sont appelés électrons de valence. On appelle couche externe la dernière COUCHE du cortège électronique. Les autres sont appelées couches internes. (Toujours couche externe, pas toujours couche interne)
Règle du duet et de l'octet
Les gaz nobles se trouvent dans la dernière colonne du tableau périodique. Ils sont très stables et inertes chimiquement. On remarque que la couche externe de ces éléments contient soit 2 électrons (-un duet d'électrons), soit 8 électrons (= un octet d'électrons).
- Règle du duet (atome dont Z<5): Ces atomes tendent à obtenir la structure électronique en duet (Is) de l'hélium.
- Règle de l'octet (atome Z≥5): Les autres atomes tendent à obtenir une structure électronique externe en octet (ls 2s 2p ou Is 2s 2p 3s 3p).
Modèle de Lewis
La structure des atomes peut être déterminée simplement par rapport au nombre d'électrons de la couche externe.
- Décompter le nombre d'électrons sur la couche EXTERNE de l'atome.
- Créer les doublets liants et non liants.
Les doublets liants correspondent aux liaisons établies avec d'autres atomes, ce qui construira les molécules.
Le schéma de Lewis d'un ion mono ou polyatomique s'établit de la même manière que pour les atomes et les molécules, mais on précise la charge de l'ion.
Géométrie spatiale des molécules
On peut prévoir la géométrie d'une entité chimique à partir de sa structure de Lewis. Autour d'un atome qualifié de central, les doublets liants et les doublets non-liants s'écartent au maximum les uns des autres.
| Géométrie autour de l'atome central | Nombre de liaisons et de doublets non liants | Représentation spatiale |
|------------------------------------|--------------------------------------------|-------------------------|
| Linéaire | 2 liaisons simples ou doubles | Plane |
| Trigonal planaire | 2 liaisons simples et une liaison double | Plane |
| Tétraédrique | 3 liaisons simples et un doublet non-liant | Tridimensionnelle |
| Pyramidal | 3 liaisons simples et une double liaison | Tridimensionnelle |
| Bipyramidal | 4 liaisons simples | Tridimensionnelle |
Polarité des molécules
L'électronégativité X, grandeur sans dimension, traduit la tendance d'un tome à attirer les électrons. On compare l'électronégativité de deux atomes en calculant la différence 4X de leurs électronégativités.
Dans une liaison covalente entre deux atomes identiques ou d'électronégativité proche (<0.4), le doublet est équitablement réparti entre les deux atomes de la liaison. On dit que la liaison est apolaire.
Dans une liaison covalente entre deux atomes d'électronégativité suffisamment différentes (1.7 à 2>X>0.4), le doublet est délocalisé vers l'atome le plus électronégatif. On dit que la liaison est polaire. L'atome le plus électronégatif porte alors une charge partielle négative notée δ-, et l'autre, une charge partielle positive δ+.
Dans une molécule, il faut vérifier TOUTES les liaisons. Si elle comporte des liaisons polaires, on calcule le barycentre des charges partielles positives (G+) et le barycentre des charges partielles négatives (G-). Sur la représentation spatiale de la molécule, si G+ et G- coïncident, la molécule est dite apolaire. Si G+ et G- sont différents, la molécule est dite polaire.
Cohésion dans un solide
- Solide moléculaire: empilement régulier et ordonné de molécules.
- Solide ionique: empilement régulier et ordonné d'anions (-) et de cations (+). La cohésion d'un solide ionique est assurée par les interactions électrostatiques attractives entre les anions et les cations.
Les molécules sont électriquement neutres.
Les molécules polaires sont maintenues ensemble par des interactions attractives qui existent entre les charges partielles de signes opposés.
Les molécules apolaires sont maintenues ensemble par des interactions attractives qui existent entre les charges partielles induites de signes opposés au sein des molécules.
Les liaisons hydrogènes
Les liaisons hydrogènes (ou pont hydrogène) sont des interactions électrostatiques très faibles entre un atome d'hydrogène portant une charge partielle positive et un atome très électronégatif (O, N, Cl …).
Dissolution des solides ioniques dans l'eau
L'eau est un solvant polaire. Quand on plonge un solide ionique dans l'eau, des interactions électrostatiques attractives apparaissent (entre anion et δ+, entre cation et δ+). Ces interactions attractives sont supérieures aux interactions anion et cation, entraînant la dissociation du solide. Ensuite, quand ils s'éloignent les uns des autres, c'est la s
