Qu'est-ce que la liaison chimique?

La liaison chimique se produit lorsque deux atomes ou plus se réunissent pour former une molécule. C'est un principe général dans la science que tous les systèmes tenteront d'atteindre leur niveau d'énergie le plus bas, et la liaison chimique n'aura lieu que lorsqu'une molécule peut se former qui a moins d'énergie que ses atomes non incombinés. Les trois principaux types de liaison sont ioniques, covalents et métalliques. Tout cela implique des électrons se déplaçant entre les atomes de diverses manières. Un autre type beaucoup plus faible est la liaison hydrogène.

Structure atomique

Les atomes

se composent d'un noyau contenant des protons chargés positivement, qui sont entourés d'un nombre égal d'électrons chargés négativement. Normalement, ils sont donc neutres électriquement. Un atome peut cependant perdre ou gagner un ou plusieurs électrons, lui donnant une charge positive ou négative. Quand on a une charge électrique, elle est appelée ion.

Ce sont les électrons qui sont impliqués dans la liaison chimique. Ces particules sont disposées en coquilles qui peuvent être considérées comme exisTing à des distances croissantes du noyau. Généralement, plus les coquilles du noyau sont plus éloignées, plus elles ont de l'énergie. Il y a une limite au nombre d'électrons qui peuvent occuper une coquille. Par exemple, le premier, le plus intérieur, Shell a une limite de deux et la coquille suivante une limite de huit.

Dans la plupart des cas, ce ne sont que les électrons de la coquille la plus externe qui participent à la liaison. Ceux-ci sont souvent appelés les électrons de valence . En règle générale, les atomes auront tendance à se combiner entre eux de telle manière qu'ils atteignent tous des coquilles extérieures complètes, car ces configurations ont généralement moins d'énergie. Un groupe d'éléments connu sous le nom de gaz - hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon - ont déjà des coquilles extérieures complètes et à cause de cela, elles ne forment normalement pas de liaisons chimiques. D'autres éléments essaieront généralement de réaliser une structure de gaz noble en donnant, accepting ou partage d'électrons avec d'autres atomes.

Les liaisons chimiques sont parfois représentées par quelque chose appelé une structure Lewis , du nom du chimiste américain Gilbert N. Lewis. Dans une structure Lewis, les électrons de valence sont représentés par des points juste à l'extérieur des symboles chimiques pour les éléments d'une molécule. Ils montrent clairement où les électrons sont passés d'un atome à l'autre et où ils sont partagés entre les atomes.

liaison ionique

Ce type de liaison chimique a lieu entre les métaux, qui abandonnent facilement les électrons, et les non-métaux, qui souhaitent les accepter. Le métal donne aux électrons dans sa coque incomplète la plus externe au non-métal, laissant cette coquille vide de sorte que la coque complète ci-dessous devient sa nouvelle coque la plus externe. Le non-métal accepte les électrons afin de remplir sa coque incomplète la plus externe. De cette façon, les deux atomes ont atteint des coquilles extérieures complètes. Cela laisse le métal avec une charge positive et le non-métal avec une charge négative,Ce sont donc des ions positifs et négatifs qui s'attirent.

Un exemple simple est le fluorure de sodium. Le sodium a trois coquilles, avec un électron de valence dans le plus à l'extérieur. Le fluor a deux coquilles, avec sept électrons dans la plus à l'extérieur. Le sodium donne son électron de valence à l'atome de fluor, de sorte que le sodium a maintenant deux coquilles complètes et une charge positive, tandis que le fluor a deux coquilles complètes et une charge négative. La molécule résultante - fluorure de sodium - présente deux atomes avec des coquilles externes complètes liées ensemble par attraction électrique.

Liaison covalente

Les atomes

des non-métaux se combinent les uns avec les autres en partageant des électrons de manière à réduire leur niveau d'énergie global. Cela signifie généralement que, lorsqu'ils sont combinés, ils ont tous des coquilles extérieures complètes. Pour prendre un exemple simple, l'hydrogène n'a qu'un seul électron, dans sa première coquille - et seulement -, ce qui le laisse moins d'une coquille complète. Deux atomes d'hydrogène peuvent partager leurélectrons pour former une molécule dans laquelle les deux ont une coque extérieure complète.

Il est souvent possible de prédire comment les atomes se combineront les uns avec les autres à partir du nombre d'électrons qu'ils ont. Par exemple, le carbone en a six, ce qui signifie qu'il a une première coquille complète de deux et une coquille la plus externe de quatre, ce qui la laisse quatre moins d'une coque extérieure complète. L'oxygène en a huit, et a donc six dans sa coquille extérieure - deux de moins d'une coquille complète. Un atome de carbone peut se combiner avec deux atomes d'oxygène pour former du dioxyde de carbone, dans lequel le carbone partage ses quatre électrons, deux avec chaque atome d'oxygène, et les atomes d'oxygène à leur tour partagent chacun deux de leurs électrons avec l'atome de carbone. De cette façon, les trois atomes ont des coquilles extérieures complètes contenant huit électrons.

liaison métallique

Dans un morceau de métal, les électrons de valence sont plus ou moins libres de se déplacer, plutôt que d'appartenir à des atomes individuels. Le métal se compose donc d'ions chargés positivement entourés d'élections mobiles, chargées négativementRons. Les ions peuvent être déplacés relativement facilement, mais sont difficiles à détacher, en raison de leur attirance pour les électrons. Cela explique pourquoi les métaux sont généralement faciles à plier mais difficiles à briser. La mobilité des électrons explique également pourquoi les métaux sont de bons conducteurs d'électricité.

liaison hydrogène

Contrairement aux exemples ci-dessus, la liaison hydrogène implique une liaison entre les molécules, plutôt que de l'intérieur. Lorsque l'hydrogène se combine avec un élément qui attire fortement les électrons - comme le fluor ou l'oxygène - les électrons sont éloignés de l'hydrogène. Il en résulte une molécule avec une charge positive globale d'un côté et une charge négative de l'autre. Dans un liquide, les côtés positifs et négatifs s'attirent les uns les autres, formant des liaisons entre les molécules.

Bien que ces liaisons soient beaucoup plus faibles que les liaisons ioniques, covalentes ou métalliques, elles sont très importantes. La liaison à l'hydrogène a lieu dans l'eau, un composé contenant deux atomes d'hydrogène et l'un desoxygène. Cela signifie que plus d'énergie est nécessaire pour convertir l'eau liquide en gaz que le cas autrement. Sans liaison hydrogène, l'eau aurait un point d'ébullition beaucoup plus faible et ne pourrait pas exister comme liquide sur la terre.