Molécules, atomes et ions
Molécules, atomes et ions
I. Atomes
L’atome est le constituant de base de la matière. Les quatre atomes à connaître avec leur symbole sont le carbone (C), l’azote (N), l’hydrogène (H) et l’oxygène (O). Un atome est électriquement neutre puisqu’il y a autant de protons dans le noyau que d’électrons dans le cortège électronique (électrons autour du noyau de l’atome).
II. Molécules
Les molécules sont elles-mêmes constituées d’atomes. Elles sont électriquement neutres également puisque l’atome est électriquement neutre. Les molécules sont l’enchaînement d’un certains nombre d’atomes.
III. Ions
A. Anions et cations
Les ions sont des espèces chargées soit positivement, soit négativement. Les ions chargés positivement sont appelés cations et les ions chargés négativement s’appellent anions. Il y a des règles précises.
Les cations sont nommés de la manière suivante : « ion + nom atome ». Par exemple, l’ion sodium est formé à partir du sodium Na et s’écrit Na+.
Par contre, pour les anions, on écrit : « ion + nom atome + -ure ». Par exemple, l’ion chlorure Cl– est formé de l’atome de chlore.
B. Solides ioniques
L’ion chlorure et l’ion sodium sont présents dans un solide électriquement neutre qui est le chlorure de sodium NaCl.
Pour donner ce nom, on commencer par l’anion, on rajoute « de » et ensuite on met le nom du cation. D’où le chlorure de sodium. Par contre, dans le symbole, on met d’abord le symbole du cation et ensuite celui de l’anion. Les composés ioniques sont donc globalement neutres.
Dans le cas du chlorure de sodium NaCl, il y a autant de chlorure que de sodium car ils ont des charges strictement opposées l’une à l’autre. Par contre, dans certains cas, on a des chiffres qui apparaissent à droite de certains symboles : par exemple, FeCl3.
Cela veut dire qu’il n’y a pas le même nombre d’ions dans le composé ionique. Par exemple, pour FeCl3, on a un composé ionique constitué d’ion Fe3+ et d’ions Cl–. Pour qu’il soit globalement neutre, il faut qu’il y ait trois fois plus d’ions Cl– que d’ions Fe3+ et donc c’est pour cela qu’on inscrit le nombre « 3 » dans la formule chimique du composé ionique.
Formation des ions
I. Gaz nobles
Il faut comprendre la formation des ions, en lien avec la configuration électronique des atomes. Tout d’abord il faut s’intéresser aux gaz nobles, qui sont les atomes qui se trouve sur la dernière colonne du tableau périodique des éléments. Ce sont des atomes chimiquement stables : ils ne vont pas réagir, ou très peu. Ces atomes ont les configurations électroniques suivantes :
Helium He : $1s^2$
Néon Ne : $1s^2 2s^2 2p^6$
Argon Ar : $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$
On remarque que pour chacun de ces atomes, la dernière couche est entièrement remplie. On donne des noms à ces structures :
He a une structure duet (2 électrons de valence).
Ar et Ne ont une structure octet (8 électrons de valence).
II. Exemples de formation des ions
Exemple de la formation de l’ion Fluor Z=9
Sa configuration est donc : $1s^2 2s^2 2p^5$.
Les atomes ont tendance à former des ions de manière à tendre vers la configuration électronique d’un gaz noble. Ici, le fluor va tendre à récupérer un électron pour avoir la même configuration que le Néon.
Sa nouvelle configuration sera donc $1s^2 2s^2 2p^6$, il aura donc gagné 1 électron, on le note alors $F^-$.
Exemple de la formation de l’ion Magnésium Z=12
Sa configuration électronique est $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$.
La configuration électronique stable la plus proche qu’il peut acquérir est celle du néon : $1s^2 2s^2 2p^6$. Pour cela il doit perdre 2 électrons. On note cet ion $Mg^{2+}$.