Caractéristiques des liaisons ioniques, comment elles se forment, classification et exemples

Le liaison ionique est celui où il n'y a pas de partage équitable d'une paire d'électrons entre deux atomes. Lorsque cela se produit, l'une des espèces, la moins électronégative, acquiert une charge électrique positive, tandis que les espèces plus électronégatives se retrouvent avec une charge électrique négative.

Si A est l'espèce électropositif, et X l'électronégatif, alors quand la liaison ionique est formée entre eux, ils sont transformés en ions A⁺ et X^-. Un⁺ c'est l'espèce chargée positivement, appelée cation; et X^- c'est l'espèce négativement chargée, l'anion.

L'image supérieure montre une liaison ionique générale pour deux espèces A et X. Les parenthèses bleues indiquent qu'il n'y a pas de liaison clairement covalente entre A et X; en d'autres termes, il n'y a pas de présence de A-X.

Notez que A⁺ manque d'électrons de valence, alors que X^- elle est entourée de huit électrons, c'est-à-dire qu'elle respecte la règle de l'octet selon la théorie de la liaison de valence (TEV) et est également isoélectronique au gaz rare de sa période correspondante (He, Ne, Ar, etc.).

Sur les huit électrons, deux sont verts. Dans quel but est-ce différent du reste des points bleus? Pour souligner que la paire verte est en réalité les électrons qui devraient partager le lien A-X si elle était de nature covalente. Fait qui ne se passe pas ainsi dans le lien ionique.

A et X interagissent par des forces d'attraction électrostatique (loi de Coulomb). Cela différencie les composés ioniques des composés covalents dans de nombreuses propriétés physiques, telles que le point de fusion et le point d'ébullition.

Index

• 1 Caractéristiques de la liaison ionique
• 2 Comment est-il formé?
  • 2.1 Métaux alcalins et halogénés
  • 2.2 Métaux alcalins et calcogènes
  • 2.3 Métaux alcalino-terreux avec des halogènes et des chalcogènes
• 3 Classification
• 4 Comportement des électrons dans la liaison ionique
• 5 exemples de liaisons ioniques
• 6 références

Caractéristiques de la liaison ionique

-Les liaisons ioniques ne sont pas directionnelles, c'est-à-dire qu'elles exercent une force tridimensionnelle capable de créer un arrangement cristallin, tel que le chlorure de potassium observé dans l'image ci-dessus.

-Les formules chimiques qui composent les composés ioniques désignent la proportion d'ions et non leurs liaisons. Ainsi, KCl signifie qu'il y a un cation K⁺ pour chaque Cl anion^-.

-Les liaisons ioniques, car elles ont une influence tridimensionnelle sur leurs ions, génèrent des structures cristallines nécessitant beaucoup d'énergie thermique pour fondre. En d'autres termes, ils présentent des points de fusion et d'ébullition élevés, contrairement aux solides où les liaisons covalentes prédominent.

-La majorité des composés qui interagissent par les liaisons ioniques sont solubles dans l'eau ou dans les solvants polaires. En effet, les molécules de solvant peuvent entourer efficacement les ions, les empêchant de se rencontrer à nouveau pour former la disposition cristalline initiale.

-La liaison ionique a pour origine des atomes ayant un grand écart entre leurs électronégativités: un métal et un non-métal. Par exemple, K est un métal alcalin, tandis que Cl est un élément halogène non métallique.

Comment est-il formé?

Dans l'image ci-dessus, A représente un métal et X un atome non métallique. Pour que la liaison ionique se produise, la différence d'électronégativité entre A et X doit être telle que le partage de la paire d'électrons de la liaison est nul. Cela signifie que X conservera la paire d'électrons.

Mais d'où vient la paire électronique? Essentiellement, des espèces métalliques. Ainsi, l'un des deux points de couleur verte est un électron transféré du métal A vers le non-métal X, et ce dernier a fourni l'électron supplémentaire pour compléter la paire.

Si oui, à quels groupes du tableau périodique A ou X appartiennent-ils? Comme A devait transférer un seul électron, il est très probable que ce soit un métal du groupe IA: les métaux alcalins (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).

Alors que X, en atteignant l'octet de valence en ajoutant un électron, il s'agit d'un halogène, élément du groupe VIIA.

Métaux alcalins et halogènes

Les métaux alcalins ont une configuration de valence ns¹. En perdant cet électron unique et en devenant des ions monatomiques M⁺ (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, Fr⁺) devient isoélectronique au gaz noble qui les précède.

Les halogènes, en revanche, ont une configuration de valence ns²np⁵. Pour être isoélectronique au gaz noble, ils doivent acquérir un électron supplémentaire pour avoir une configuration ns²np⁶, qui totalise huit électrons.

A la fois les métaux alcalins et les halogènes bénéficient de la formation de la liaison ionique pour cette raison, sans parler de la stabilité énergétique fournie par l'agencement de cristaux.

Par conséquent, les composés ioniques formés par un métal alcalin et un halogène ont toujours une formule chimique du type MX.

Métaux alcalins et calcogènes

Les chalcogènes ou les éléments du groupe VIA (O, S, Se, Te, Po) ont contrairement aux halogènes une configuration de valence ns²np⁴. Par conséquent, il faut deux électrons supplémentaires au lieu d'un pour se conformer à l'octet de valence. Pour y parvenir à l'aide de métaux alcalins, ils doivent recevoir un électron de deux d'entre eux.

Parce que? Parce que, par exemple, le sodium peut donner un seul électron, Na ∙. Mais s'il y a deux sodium, Na ∙ et Na ∙, l'O peut recevoir ses électrons pour devenir l'anion O^2-.

Une structure de Lewis pour le composé résultant serait Na⁺ O^2- Na⁺. Notez que pour chaque oxygène il y a deux ions sodium, et donc la formule est Na₂O.

La même explication peut être utilisée pour les autres métaux et également pour les autres chalcogènes.

Cependant, la question se pose: la combinaison de tous ces éléments sera-t-elle à l'origine d'un composé ionique? Y aura-t-il des liaisons ioniques dans chacun d'eux? Pour cela, il serait nécessaire de comparer les électronégativités du métal M et des chalcogènes. S'ils sont très différents, alors il y aura des liaisons ioniques.

Métaux alcalino-terreux avec des halogènes et des chalcogènes

Les métaux alcalino-terreux (M. Becamgbara) ont une configuration de valence ns². En perdant leurs deux seuls électrons, ils deviennent les ions M²⁺ (Soyez²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺Ra²⁺). Cependant, les espèces qui acceptent leurs électrons peuvent être des halogènes ou des chalcogènes.

Dans le cas des halogènes, deux d'entre eux sont nécessaires pour former un composé, car ils ne peuvent accepter qu'un seul électron. Ainsi, le composé serait: X^- M²⁺ X^-. X peut être n'importe lequel des halogènes.

Et enfin, pour le cas du calcógenos, être capable d'accepter deux électrons suffirait de l'un d'eux pour former la liaison ionique: M²⁺O^2-.

Classification

Il n'y a pas de classification de la liaison ionique. Cependant, cela peut varier en fonction du caractère covalent. Toutes les liaisons ne sont pas cent pour cent ioniques, mais elles présentent, quoique très légèrement, un produit à caractère covalent d'une différence d'électronégativité non marquée.

Cela se remarque surtout avec les très petits ions et avec des charges élevées, telles que Be²⁺. Sa haute densité de charge déforme le nuage électronique de X (F, Cl, etc.), de sorte qu’il est obligé de former une liaison à caractère covalent élevé (ce que l’on appelle polarisation).

Donc, le BeCl₂ Bien qu'il semble être ionique, il s'agit en fait d'un composé covalent.

Cependant, les composés ioniques peuvent être classés en fonction de leurs ions. S'il s'agit d'atomes simples chargés électriquement, on parle d'ions monatomiques; alors que s'il s'agit d'une molécule porteuse d'une charge, qu'elle soit positive ou négative, on parle d'un ion polyatomique (NH₄⁺, NON₃^-, SO₄^2-, etc.).

Comportement des électrons dans la liaison ionique

Les électrons de la liaison ionique restent au voisinage du noyau de l'atome le plus électronégatif. Puisque cette paire d'électrons ne peut pas s'échapper de X^- se lier de manière covalente avec A⁺, les interactions électrostatiques entrent en jeu.

Les cations A⁺ repousser les autres A⁺, et cela arrive aussi avec les anions X^- avec les autres. Les ions cherchent à niveler les répulsions à un minimum, de sorte que les forces attractives prédominent sur les répulsives; et quand ils parviennent à le réaliser, l'arrangement cristallin qui caractérise les deux composés ioniques apparaît.

En théorie, les électrons sont confinés dans les anions, et comme les anions restent fixés dans le réseau cristallin, la conductivité des sels dans la phase solide est très faible.

Cependant, il augmente quand ils fondent, car les ions peuvent migrer librement ainsi que les électrons qui peuvent circuler attirés par les charges positives.

Exemples de liaisons ioniques

Une méthode pour identifier les composés ioniques consiste à observer la présence d'un métal et d'un anion non métallique ou polyatomique. Ensuite, calculer avec l'une des échelles d'électronégativité la différence de ces valeurs pour A et X. Si cette différence est supérieure à 1,7, alors c'est un composé avec des liaisons ioniques.

Voici quelques exemples:

KBr: bromure de potassium

BeF₂: fluorure de béryllium

Na₂O: oxyde de sodium

Li₂O: oxyde de lithium

K₂O: oxyde de potassium

MgO: oxyde de magnésium

CaF₂: fluorure de calcium

Na₂S: sulfure de sodium

NaI: iodure de sodium

CsF: fluorure de césium

En outre, des composés ioniques avec des ions polyatomiques peuvent être pris:

Cu (NO₃)₂: nitrate de cuivre (II)

NH₄Cl: chlorure d'ammonium

CH₃COONa: acétate de sodium

Sr₃(PO₄)₂: phosphate de strontium

CH₃COONH₄: acétate d'ammonium

LiOH: hydroxyde de lithium

KMnO₄: permanganate de potassium

Références

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chimie (8ème éd.). CENGAGE Learning, p 251-258.
2. Chimie LibreTexts.Liaisons ioniques et covalentes. Tiré de: chem.libretexts.org
3. Chimie 301. (2014). Liaison ionique Tiré de: ch301.cm.utexas.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (16 août 2017. Exemples de liaisons ioniques et de composés.) Extrait de thinkco.com
5. TutorVista. (2018). Liaison ionique Tiré de: chemistry.tutorvista.com
6. Chris P. Schaller, Ph.D. IM7. Quelles sont les liaisons ioniques et celles qui sont covalentes? Tiré de: salariés.csbsju.edu