mercredi 30 septembre 2009

La valence des atomes

KekuléLa valence d'un atome fixe de façon précise le nombre d'atomes auquel cet atome peut se lier... Pour être plus clair, si un atome a une valence de 1, il ne pourra se lier qu'à un seul atome. Si sa valence est de 4, il pourra se lier au maximum avec 4 atomes, etc. On qualifiera chaque atome de monovalent, divalent, trivalent ou tétravalent.

Introduction historique

Une des avancées les plus importantes du XIXème siècle a été d'abord de définir clairement la distinction entre atome et molécule, mais surtout de découvrir que les atomes s'associent selon des règles mathématiques précises. Pour prendre un exemple, dans les molécules renfermant du carbone, les associations de différents atomes dans cette molécule se font en respectant toujours le nombre 4. Dans le cas de l'oxygène, ce chiffre est 2, dans le cas de l'hydrogène c'est 1 etc. Chaque élément chimique est caractérisé par une chiffre allant de 1 à 4 : la valence. Cette remarque est presque toujours vérifiée, à l'exception de certaines molécules composées d'atomes lourds. La formulation du concept de valence est due a August Kekulé, en photo ci-dessus.

Illustration par l'exemple du carbone. Voyons quelques exemples sur des molécules simples.

    • Dans le gaz dihydrogène, H2, deux atomes d'hydrogènes sont associés.
    • Dans le méthane, CH4, il y a un carbone et quatre hydrogènes : le carbone est associé à quatre atomes.
    • Dans l'eau, H2O, il y a deux hydrogènes et un oxygène : l'oxygène est associé à deux atomes.
    • Dans le formol, CH2O, il y a un carbone entouré de deux hydrogènes (2 fois 1) et d'un oxygène (2) : le carbone est associé à trois atomes mais respecte le chiffre 4.
    • Dans de dioxyde de carbone, CO2, le carbone est entouré de deux oxygènes 2 fois 2 = 4.
    • Dernier exemple : dans l'éthane de formule C2H6, chaque carbone est entouré d'un carbone et de trois hydrogènes : 3 + 1 = 4.

La conséquence de cette découverte a été de pouvoir affirmer que chaque atome est caractérisé par un chiffre, que l'on appelle la valence, et quelque soit l'origine de l'élément chimique, sa valence est toujours conservée.

Exception. Les atomes légers respectent cette loi. Les atomes lourds, c'est à dire les atomes métalliques, qui eux portent plus d'une dixaine d'électrons, pourront présenter plusieurs formes, comme le fer qui existe sous trois formes principales : l'oxyde de fer (II) FeO, l'oxyde de fer (III) Fe2O3 et la magnétite, Fe3O4. On dit dans ce cas que l'élément métallique présente plusieurs degrés d'oxydation.


Exemples

Voici dans un tableau la valence des principaux atomes de la classification périodique.

Atome monovalent

Atome divalent

Atome trivalent

Atome tétravalent

H, Li, Na, K...

F, Cl, Br, I...

Be, Mg, Ca...

O, S...

B, Al...

N, P...

C, Si...

Nous faisons le choix de ne représenter ni les métaux de transition ni les éléments lourds dans le tableau.


Comment déterminer la valence des atomes ?

La méthode la plus simple est celle de Lewis. Elle nécessite la connaissance du nombre d'électrons de l'atome, leur répartition (configuration électronique) et le mode de représentation de Lewis.

La classification périodique de Mendéléïev permet aussi de déterminer très rapidement la valence de chaque atome.

Symboles et Formules Chimiques

Symboles des Éléments :

En 1808, le chimiste anglais, John Dalton, a créé un système de symboles pour représenter les éléments et les composés. C’était une idée merveilleuse mais les scientifiques ne l’a pas adoptée parce qu’ils pensaient que c’était trop difficile à utiliser.

Aujourd’hui, autour du monde, on utilise un ensemble de symboles pour représenter les éléments ~ même si le nom d’élément varie avec les langues différentes. Ex: Cuivre = Cu

Sers-toi de ton Tableau Périodique des Éléments pour complèter le tableau de devoir ci-dessous.


Français

Symbole

Chimique

Français

Symbole

Chimique

1

Aluminium


21

Oxygène


2

Argon


22

Cobalt


3

Béryllium


23

Cuivre


4

Boron


24

Or


5

Carbone


25

Iode


6

Chlore


26

Fer


7

Fluore


27

Krypton


8

Hélium


28

Plomb


9

Hydrogène


29

Manganèse


10

Lithium


30

Mercure


11

Magnésuim


31

Nickel


12

Néon


32

Platine


13

Azote


33

Radium


14

Phosphore


34

Argent


15

Potassium


35

Étain


16

Silicium


36

Tungstène


17

Sodium


37

Uranium


18

Soufre


38

Xénon


19

Brome


39

Zinc


20

Chrome


40

Titane


Formules Chimiques :

Une formule chimique est une combinaison de symboles qui représente un composé. La formule chimique indique quels éléments sont dans le composé et dans quelle proportion.

Dans une formule chimique, chaque symbole chimique représente un élément. Si un seul atome d’un élément est dans un composé, il n’y a pas de chiffre. S’il y a plus d’un atome d’un élément, son symbole est suivi d’un chiffre écrit un peu plus petit et un peu plus bas. Ce petit chiffre s’appelle une indice. L’indice indique le nombre d’atomes de l’élément dans une molécule.

Indique le nombre d’atomes de chaque élément dans les composés ci-dessous.


Nom de la substance

Formule

Chimique

Nombre d’atomes de chaque élément

1

Bicarbonate de sodium

NaCO3

1 atome de sodium,

1 atome de carbone,

3 atomes d’oxygène

2

Carbonate de calcium

CaCO3


3

Nitrate de sodium

NaNO3


4

Phosphate de calcium

Ca3P2O8

/Ca3(PO4)2/


5

Chlorure de sodium

NaCl


6

Acide acétylsalicylique

C9H8O4


7

Acide acétique

C2H4O2

/CH3COOH/


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Сузана Стојчевска, професор по хемија Suzana Stojchevska, professeur de chimie