2nde Thème I – L'Univers Chapitre 2 – Stabilité des entités chimiques Dans le premier chapitre, nous avons vu comment les électrons s'organisent autour du noyaux de l'atome. Nous allons voir dès à présent que cette structure électronique y est pour beaucoup dans la stabilité des entités chimiques. 1 – Les gaz nobles Dans l'Univers, les atomes restent rarement isolés et forment des molécules ou des ions … sauf les gaz nobles (ou gaz rares) chimiquement inerte qui ne se combinent pas avec d'autres éléments. Ils sont au nombre de six : hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon. Quelle particularité explique leur grande stabilité chimique chimique ? Atome Hélium (Z = 2) Néon (Z = 10) Argon (Z = 18) Structure électronique Nbre d'électrons externes La grande stabilité des atomes de gaz nobles est liée au fait que leur couche externe est saturée. 2 – Les ions monoatomiques Au cours d’une transformation chimique, les atomes réagissent de manière à acquérir une structure électronique plus stable que la leur, c'est à dire celle du gaz noble de numéro le plus proche. Cela permettent de savoir avec certitude quel ion monoatomique sera formé à partir d'un atome. Atome Lithium Li (Z = 3) Sodium Na (Z = 11) Magnésium Mg (Z = 12) Aluminium Al (Z = 13) Fluor F (Z = 9) Oxygène O (Z = 8) Structure élec. de l'atome Structure élec. stable la plus proche Nbre d'électrons à perdre ou à gagner Formule de l'ion formé 2 – Les molécules Les molécules sont des édifices électriquement neutres constitués d'atomes liés entre eux. 2.1 – Représentation des atomes Le modèle actuel de l'atome est un noyau entouré d'un nuage électronique correspondant à une zone de probabilité de présence dont la forme est sphérique. Les atomes sont donc modélisés par des sphères de couleurs (et parfois de tailles) différentes pour pouvoir les distinguer. Symbole H C N O S Cl Nom hydrogène carbone azote oxygène soufre chlore Couleur blanc noir bleu rouge jaune vert 2.2 – Liaisons entre atomes Dans une molécule, un atome forme autant de liaisons qu'il lui manque d'électrons externes pour satisfaire à la règle du duet ou de l'octet. Pour satisfaire la règle du duet ou de l'octet, il faut tout simplement qu'il y ait 2 électrons sur la couche externe de l'atome (duet) ou alors 8 électrons sur sa couche externe (octet). Remarque : Seule les atomes qui adoptent la structure électronique de l'hélium (H, Li, Be et B) sont concernés par la règle du duet. Tous les autres atomes (carbone et plus), respectent la règle de l'octet. Symbole H C N O S Cl Z 1 6 7 8 16 17 1 4 3 2 2 1 Structure électronique Nombre de liaisons Au sein d'une molécule, les liaisons entre atomes peuvent être simples, doubles ou triples. représentées par des tirets entre les atomes. Ces liaisons sont appelées : Liaisons covalentes. Elles sont 2.3 La structure de Lewis d'un atome Une structure de Lewis concerne les atomes et les molécules : c'est une méthode qui permet de les représenter sans perdre pour autant les informations sur leur réactivité. Cette technique permet de simplifier considérablement les représentations des molécules, et sa grande puissance est de renfermer en peu de détails la plupart des informations nécessaires à la compréhension des phénomènes impliqués dans les réactions chimiques. La structure des atomes peut être déterminée simplement, dans la limite d'application du modèle. Le modèle de Lewis est la suivante : • • • Décompter le nombre d'électrons situés sur la couche externe de l'atome (il faut donc établir avant tout la structure électronique de l'atome). Placer les électrons autour du symbole de l'élément chimique selon les quatre directions (haut-basgauche-droite). Les paires d'électrons doivent être reliées par un trait pour former un doublet électronique : Les électrons restés seuls sont appelés électrons célibataire (c'est ces électrons qui assureront les liaisons covalente). Et les doublets restés seuls sont appelés doublets non-liants. 2.4 La structure de Lewis d'une molécule De la structure atomique de Lewis, on peut en déduire assez simplement l'assemblage que ces derniers peuvent former. Pour construire une molécule selon le modèle de Lewis, il suffit : • • Pour chaque électron non-apparié de chaque atome est amené à se lier avec un électron non-apparié d'un autre atome. représenter par un trait la liaison entre chacun de ces atomes.
