ch7 : DE L'ATOME AUX ÉLÉMENTS CHIMIQUES

1. Cortège électronique

Les électrons d'un atome (ou d'un ion) se répartissent autour du noyau en couches successives.

Chaque couche est caractérisée par une lettre majuscule :

On considère que les couches sont remplies lorsqu'elles comportent :

 

Une couche commence à se remplir seulement si les précédentes sont pleines (règle valable jusqu'au dix-huitième élément).

ex. : l'atome de sodium possède 11 électrons ; sa structure électronique est notée  (K)2 (L)8 (M)1

La dernière couche occupée est la couche externe (ou couche périphérique) : elle joue un rôle important dans le comportement chimique des atomes.

remarque : les autres couches électroniques sont appelées des couches internes.

 

2. Règles du duet et de l'octet

Les atomes des gaz nobles (He, Ne, Ar pour Z < 18) possèdent une couche externe avec 2 ou 8 électrons et restent en général isolés : ils sont stables.

Les autres atomes cherchent à acquérir la même structure électronique que le gaz noble de numéro atomique le plus proche :

Pour les atomes dont le numéro atomique est proche de celui de l'hélium, la structure électronique recherchée est un duet, constitué de deux électrons.
Pour les autres, la structure électronique externe recherchée est un octet, constitué de huit électrons.
 

ex. :

atome

ion stable formé

règle appliquée

formule

structure électronique

formule

structure électronique

F

(K)2(L)7

F-

(K)2(L)8

octet

Be

(K)2(L)2

Be2+

(K)2

duet

O

(K)2(L)6

O2-

(K)2(L)8

octet

Na

(K)2(L)8(M)1

Na+

(K)2(L)8

octet

 

3. Les molécules

Une molécule est une association d'atomes ; elle est électriquement neutre.

Dans les molécules, les atomes mettent en commun des électrons en respectant, si possible, les règles du duet et de l'octet.

Une liaison covalente simple est une mise en commun de deux électrons entre deux atomes, chaque atome fournissant normalement un électron.
Le doublet d'électrons mis en commun est appelé doublet liant et forme une liaison covalente entre les deux atomes concernés ; on le représente par un tiret :  A - B   (représentation de Lewis)

 

Une liaison covalente double est une mise en commun de quatre électrons entre deux atomes, chaque
atome fournissant normalement deux électrons.

Une liaison covalente triple est une mise en commun de six électrons entre deux atomes, chaque
atome fournissant normalement trois électrons.

Les électrons mis en commun appartiennent à chacun des deux atomes et doivent être pris en compte dans le total des électrons de chaque atome. 

Les électrons (appartenant aux couches externes) d'un atome, qui ne participent pas aux liaisons covalentes, restent sur cet atome et sont répartis en doublets d'électrons appelés doublet non liant ; on les représente par un tiret placé sur (ou à côté de) l'atome considéré : A - B-   (représentation de Lewis)

 

On peut noter la formule d'une molécule de plusieurs manières :

 

 

 

 

 

 

 

4. Isomérie

Des molécules ayant la même formule brute mais des formules développées différentes sont appelées des isomères.

ex. : à la formule brute C4H10 correspondent deux isomères

butane

2-méthylpropoane

 

remarque :

les isomères ont des propriétés physiques et chimiques différentes et constituent des espèces chimiques distinctes.

 

5. Géométrie de quelques molécules

Des charges de même signe se repoussent : les doublets liants et non liants d'un atome se répartissent donc de manière à minimiser ces répulsions.

Dans le cas d'un atome possédants quatre doublets, ceux-ci adoptent une disposition tétraédrique.

La représentation de Cram permet de rendre compte de la géométrie d'une molécule en adoptant les conventions suivantes :

ex. : représentation de Cram de la molécule de méthane