CB04: Le mode de représentation symbolique de types de liaisons dans des molécules

Les atomes peuvent atteindre la configuration de gaz nobles par un réarrangement de leurs électrons de valence. On peut expliquer ce réarrangement à l’aide de quelques exemples.

Sur l'illustration, on trouve un certain nombre d’exemples d’atomes avec leur configuration électronique. La plupart du temps, on n’indique que les électrons de valence. Lorsque la différence d’électronégativité (EN) entre deux partenaires voisins est inférieure à 1.7, deux électrons sont chaque fois mis en commun pour former une paire d’électrons de liaison. Lorsque la différence de la valeur de EN est supérieure à 1.7, l’atome possédant la plus petite valeur de EN cède ses électrons de valence à l’atome possédant la plus grande valeur de EN. De cette manière, chaque atome peut atteindre la configuration plus stable de gaz noble.

Des molécules tentent toujours d’atteindre l’état le plus stable, c’est-à-dire l’état le moins énergétique. A cet effet, leurs électrons de valence, entre autres, se couplent l’un à l’autre, si possible par paires, de façon à limiter leurs forces de répulsion réciproques. Il s’agit d’une conséquence d’un “état de spin” (mouvement de rotation des électrons autour de leur propre axe) plus favorable.

Un atome impliqué dans une liaison chimique possède, à l’extérieur, en réalité deux types de paires d’électrons: des paires d’électrons de liaison qui sont, par conséquent, effectivement utilisées pour réaliser une liaison chimique et des paires d’électrons libres qui, le cas échéant, peuvent encore être utilisées pour réaliser d’autres liaisons.

Une paire d’électrons est la plupart du temps représentée par un segment de droite (tiret). De cette manière, on obtient une formule de structure de Lewis. Le principe de cette structure de Lewis n’est utilisé que pour des atomes liés de manière covalente dans des molécules électriquement neutres ou dans des ions polyatomiques.

• NaF
  D = EN(F) - EN(Na) = 4.0 - 0.9 = 4.1
  La différence de la valeur de EN est très grande. Il s’agit ici clairement d’une liaison ionique. L’atome de sodium cède un seul électron et atteint par conséquent la configuration de gaz noble de l’argon (Ar). L’atome de fluor capte un seul électron et reçoit de cette manière également 8 électrons sur la couche la plus externe au même titre que le gaz noble néon (Ne).
  
  
• CaCl₂
  DEN = EN(Cl) - EN(Ca) = 3.0 - 1.0 = 2.0
  La différence de la valeur de EN est toujours relativement grande. Il s’agit toujours d’une liaison ionique. Un atome de calcium cède deux électrons pour atteindre la configuration de gaz noble. Etant donné qu’un atome de chlore n’a besoin que d’un seul électron pour atteindre la configuration de gaz noble, deux atomes de chlore sont nécessaires pour chaque atome de calcium.
  Ca --> Ca²⁺ + 2 e^-
  2 (Cl + 1 e^- --> Cl^1-)
  
  
• Na₂CO₃
  Pour pouvoir écrire la formule de Lewis, on doit d’abord connaître la structure de base de la molécule, on veut dire par là que l’on doit connaître les atomes qui sont liés l’un à l’autre.
  
  Les deux particules de sodium sont liées dans ce cas-ci à deux atomes d’oxygène. Par conséquent, deux électrons sont transférés par les atomes de sodium à un groupe polyatomique constitué par un seul atome de carbone et par trois atomes d’oxygène, si bi\n que l’on obtient un ion carbonate possédant deux charges négatives comme charge ionique.
  
  DEN = EN(O) - EN(Na) = 3.5 - 0.9 = 2.6
  Ici, on parle d’une liaison ionique.
  
  L’atome de carbone central est lié à trois atomes d’oxygène.
  DEN = EN(O) - EN(C) = 3.5 - 2.5 = 1.0
  La liaison entre les deux particules est de type covalent.
  
  Dans cette molécule, on obtient par conséquent une combinaison des deux types de liaisons: l’ion carbonate est un ion polyatomique qui comprend lui-même des liaisons covalentes mais qui, à titre d’ion, est impliqué dans une liaison ionique avec les ions sodium.