Chap8 : Stabilité des entités chimiques
I - Organisation des électrons dans le cortège électronique
1) Les couches et sous-couches
| Couche | Sous-couche | ||
|---|---|---|---|
| Nom | Nombre de places |
Nom | Nombre de places |
| 1 | 2 | 1s | 2 |
| 2 | 8 | 2s | 2 |
| 2p | 6 | ||
| 3 | 8 | 3s | 2 |
| 3p | 6 | ||
Dans le cortège électronique, les électrons sont répartis en couches (identifiées par un nombre : 1, 2, 3...) et en sous-couches (identifiées par une lettre : s, p, d...).
Chaque sous-couche, et donc chaque couche, contient un nombre défini de places.
2) Remplissage des couches et sous-couches
Le remplissage des couches et sous-couches se fait dans l'ordre du tableau ci-contre.
On appelle configuration électronique la répartition des électrons dans les couches et sous-couches.
La dernière couche occupée est appelée couche de valence et ses électrons sont appelés les électrons de valence.
Exemple :
L'atome de phosphore P, de numéro atomique Z = 15, contient 15 électrons.
La configuration électronique de cet atome est : 1s22s21p63s21p3.
Sa couche de valence est la couche 3, elle contient 5 électrons.
II - Le tableau périodique des éléments
1) Notion d'élément chimique
Le terme élément chimique désigne l'ensemble des entités monoatomiques (atomes et ions) ayant le même numéro atomique Z (et donc le même symbole).
Le tableau périodique est une représentation organisée des éléments chimiques découverts.
2) Positionnement des couches et sous-couches dans le tableau périodique
La position des sous-couches dans le tableau périodique est donnée ci-dessous :
Chaque ligne (on parle aussi de période) du tableau correspond au remplissage progressif d'une couche du cortège électronique.
Propriété : la position d'un élément dans le tableau périodique permet de déterminer rapidement la couche de valence et le nombre d'électrons qu'elle contient.
III - Stabilité des entités monoatomiques
1) Généralités
Les entités monoatomiques stables ont leur couche de valence saturée.
2) Application aux gaz nobles
La famille des gaz nobles (ou gaz rares) correspond à la dernière colonne du tableau périodique.
Tous les éléments chimiques de cette famille ont leur couche de valence saturée : ce sont des entités chimiques stables.
3) Application aux ions monoatomiques
Lorsque le nombre d'électrons d'un ion correspond une couche de valence saturée, cet ion est stable.
IV - Stabilité des molécules
1) Modèle de Lewis
a - Doublets non-liants d'un atome
Les électrons de valence d'un atome se répartissent en :
- - électrons célibataires (•) qui vont permettre les liaisons entre les atomes ;
- - doublets non-liants (–), ensemble de deux électrons qui ne participent pas aux liaisons entre atomes.
Exemples :
| Atome | Hydrogène | Carbone | Azote | Oxygène | Chlore |
|---|---|---|---|---|---|
| Nombre d'électrons de valence | 1 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Électrons célibataires et doublets non-liants |  |
 |
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b - Liaisons entre atomes : doublets liants
Dans une molécule, une liaison entre deux atomes résulte de la mise en commun d'électrons célibataires par ces deux atomes. Cette mise en commun conduit à la création d'un ou plusieurs doublets liants. Un doublet liant se représente par un tiret entre les deux atomes (–).
On distingue : la liaison simple (constituée d'un doublet liant –) ; la liaison double (constituée de deux doublets liants =) ; la liaison triple (constituée de trois doublets liants ≡).
c - Schéma de Lewis d'une molécule
Le schéma de Lewis d'une molécule permet de visualiser les doublets liants (liaisons entre les atomes) et les doublets non-liants de la molécule.
c - Stabilité d'une molécule
Une molécule est stable si, en comptant les doublets liants et non liants, tous ses atomes ont leur couche de valence complète. Autrement dit, une molécule est stable si tous ses atomes disposent de 4 doublets (1 seul pour l'atome d'hydrogène).
2) Aspect énergétique d'une liaison
L'énergie d'une liaison est l'énergie qu'il faut fournir pour rompre cette liaison.