Bases de Chimie. 1 Les charges électroniques

Publié le par François Kaeffer. Alpha et Omega

Ne vous êtes-vous jamais demandé pourquoi le calcium sous forme libre est chargé 2+, l’iode chargé -… ? Et pourtant, c’est vital puisque certaines réactions, liaisons ne peuvent se comprendre sans toucher du doigt cette question.

Commençons par les atomes :

  • Ils sont tous constitués par un noyau comprenant des protons (chargés positivement) mais comme vous le savez deux charges de même signe s’éloignent l’une de l’autre donc pour les maintenir sous forme de noyau, il faut les neutrons (charge neutre). Les atomes sont cependant catégorisés par leurs nombres de protons… et d’un point de vue chimique nous en resterons à cela. Un changement dans le nombre de neutrons et non de protons donne lieu à la notion d’isotope que l’on retrouve en physique avec, par exemple, le carbone 14.
     
  • Le noyau est entouré d’électrons tournant en de multiples orbites autour du noyau. Dans un premier temps (et seulement dans un premier temps), nous allons considérer que pour chaque proton, un électron se trouve en orbite ni plus, ni moins.

Le tableau périodique de Mendeleïev qui est, à la base, un classement des atomes est intéressant pour de nombreuses raisons mais une va retenir notre attention pour le moment : la dernière colonne. Elle correspond aux gaz nobles.

Ils sont dits nobles puisque, du fait de leur grande stabilité électronique, ils ne donnent, ni reçoivent d’électrons. Tous les éléments de la classification périodique vont chercher à atteindre la structure de gaz noble la plus proche quitte à se séparer d’électrons ou à récupérer. Il n’y a que les métaux qui dérogent à cette règle.

Exemples :

  • Le calcium possède à l’état neutre autant d’électrons que de protons, c’est-à-dire 20 mais la structure électronique stable (gaz noble) la plus proche est celle de l’argon. Donc pour obtenir, sous forme libre, la structure électronique stable, le calcium se sépare de 2 électrons et comme il ne se sépare d’aucun proton, nous avons 20 protons pour 18 électrons donc une charge 2+.
     
  • L’iode possède, quant à lui, 53 protons et donc à l’état neutre 53 électrons. Or le gaz noble le plus proche est le xénon avec une structure électronique de 54 électrons. L’iode doit donc récupérer un électron pour atteindre cette structure, ce qui donne, à l’état libre, une charge -.

Il existe plusieurs cas à voir plus en détail pour appréhender cette vaste question des liaisons chimiques : le carbone, l’hydrogène et l’hydrogène.

En attendant, cette notion de recherche de la structure électronique la plus stable va nous resservir pour appréhender le domaine de la chimie puis de la chimie organique et enfin de la biochimie.

François Kaeffer

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