L'essentiel
- Un atome de numéro atomique Z possède Z protons et, s'il est neutre, Z électrons ; il possède A - Z neutrons.
- Dans l'état fondamental, les électrons remplissent les sous-couches dans l'ordre 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, puis 4s ; une sous-couche s contient au plus 2 électrons, une sous-couche p au plus 6.
- Les électrons de valence sont ceux de la dernière couche occupée ; ce sont eux qui interviennent dans les liaisons.
- Le numéro de période est celui de la couche de valence ; les éléments d'une même colonne ont le même nombre d'électrons de valence et forment une famille.
- Pour Z ≤ 18, le nombre d'électrons de valence vaut le numéro de colonne (colonnes 1 et 2) ou le numéro de colonne moins 10 (colonnes 13 à 18), sauf pour l'hélium.
- Les gaz nobles ont une couche de valence saturée et sont très peu réactifs.
- Règle du duet : H, Li, Be tendent vers 2 électrons externes ; règle de l'octet : les autres atomes (Z ≤ 18) tendent vers 8 électrons externes.
- Les ions monoatomiques stables ont la configuration du gaz noble le plus proche : Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, F⁻, O²⁻, Cl⁻, S²⁻.
- Une liaison covalente est un doublet d'électrons mis en commun, compté pour chacun des deux atomes liés.
- Un atome forme autant de liaisons qu'il lui manque d'électrons pour le duet ou l'octet : H 1, C 4, N 3, O 2, halogènes 1.
- Les électrons de valence non engagés forment des doublets non liants : 0 pour C, 1 pour N, 2 pour O, 3 pour les halogènes.
- Le schéma de Lewis représente tous les doublets liants et non liants d'une entité.
- Une lacune électronique est un doublet manquant (BF₃, AlCl₃, H⁺, CH₃⁺) ; elle peut accueillir un doublet non liant d'une autre entité.
- La charge formelle d'un atome vaut : électrons de valence de l'atome isolé - électrons non liants - nombre de liaisons.
- La somme des charges formelles est égale à la charge globale de l'entité.
Formules et définitions à connaître
| Notion | Définition ou formule | Remarque |
|---|---|---|
| Nombre de neutrons | N = A - Z | Z caractérise l'élément |
| Électrons d'un ion | Z - charge (Na⁺ : 10 ; Cl⁻ : 18) | le noyau ne change pas |
| Capacité des sous-couches | s : 2 électrons ; p : 6 électrons | ordre 1s 2s 2p 3s 3p 4s |
| Électrons du schéma de Lewis | somme des électrons de valence, moins la charge de l'entité | anion : électrons ajoutés |
| Nombre de doublets | (électrons de valence totaux) / 2 | liants + non liants |
| Octet d'un atome | 2 × (liaisons) + 2 × (doublets non liants) = 8 | duet : = 2 pour H |
| Charge formelle | q = électrons de valence - électrons non liants - liaisons | somme = charge globale |
- Repères : O à 3 liaisons porte +, O à 1 liaison porte - ; N à 4 liaisons porte + ; un carbone à 3 liaisons avec lacune porte +.
Pièges à éviter
- Compter tous les électrons au lieu des seuls électrons de valence.
- Oublier d'ajouter ou de retirer les électrons correspondant à la charge d'un ion.
- Compter une liaison pour 2 électrons dans la charge formelle : elle n'en compte qu'un pour l'atome.
- Placer un hydrogène au centre d'un enchaînement ou lui attribuer un doublet non liant.
- Confondre lacune et charge formelle positive : le bore de BF₃ a une lacune mais une charge formelle nulle.
- Appliquer la règle « colonne moins 10 » à l'hélium, qui n'a que 2 électrons de valence.
Je me teste
1. Configuration du chlore (Z = 17) ? → 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵.
2. Électrons de valence de l'azote ? → 5.
3. Ion stable formé par l'aluminium ? → Al³⁺.
4. Nombre de liaisons et de doublets non liants de l'oxygène dans une molécule ? → 2 liaisons, 2 doublets non liants.
5. Nombre de doublets de CO₂ ? → 8 (16 électrons de valence).
6. Schéma de Lewis de N₂ ? → N≡N, un doublet non liant sur chaque azote.
7. Électrons à répartir pour H₃O⁺ ? → 8.
8. Charge formelle de O dans HO⁻ ? → - 1.
9. Pourquoi BF₃ présente-t-il une lacune ? → Le bore n'est entouré que de 6 électrons.
10. Que vaut la somme des charges formelles dans une molécule ? → 0.