Cation sodium (Na⁺) : Ion positif formé par perte d'un électron par l'atome de sodium.
- Déterminer la configuration électronique de l'atome neutre
- Identifier les électrons de valence
- Retirer un ou plusieurs électrons pour former un ion stable
- Calculer la charge résultante
Z = 11 → (K)²(L)⁸(M)¹, avec 1 électron de valence
Na → Na⁺ + 1e⁻
Na⁺: (K)²(L)⁸, avec 8 électrons sur la couche externe
Na⁺ a 11 protons et 10 électrons → charge +1
Na⁺ a la même configuration que le néon (gaz noble) → très stable
Le cation Na⁺ est formé par perte d'un électron de valence, donnant une charge +1
• Formation de cation : Perte d'électrons
• Configuration stable : Règle de l'octet
• Charge : Protons - électrons = +1
Anion chlorure (Cl⁻) : Ion négatif formé par gain d'un électron par l'atome de chlore.
Z = 17 → (K)²(L)⁸(M)⁷, avec 7 électrons de valence
Cl + 1e⁻ → Cl⁻
Cl⁻: (K)²(L)⁸(M)⁸, avec 8 électrons sur la couche externe
Cl⁻ a 17 protons et 18 électrons → charge -1
Cl⁻ a la même configuration que l'argon (gaz noble) → très stable
L'anion Cl⁻ est formé par gain d'un électron, donnant une charge -1
• Formation d'anion : Gain d'électrons
• Configuration stable : Règle de l'octet
• Charge : Protons - électrons = -1
Ion calcium (Ca²⁺) : Cation formé par perte de 2 électrons de valence.
Z = 20 → (K)²(L)⁸(M)⁸(N)², avec 2 électrons de valence
Ca → Ca²⁺ + 2e⁻
Ca²⁺: (K)²(L)⁸(M)⁸, avec 8 électrons sur la couche externe
Ca²⁺ a 20 protons et 18 électrons → charge +2
Ca²⁺ a la configuration électronique de l'argon → très stable
L'ion calcium a une charge de +2 (Ca²⁺)
• Charge de l'ion : Égale au nombre d'électrons perdus ou gagnés
• Configuration stable : Dernière couche complète
• Calcul : Charge = protons - électrons
Atome Mg vs ion Mg²⁺ : Comparaison des configurations électroniques avant et après formation de l'ion.
Z = 12 → (K)²(L)⁸(M)², avec 2 électrons de valence
Mg → Mg²⁺ + 2e⁻
Mg²⁺: (K)²(L)⁸, avec 8 électrons sur la couche externe
Mg: (K)²(L)⁸(M)², Mg²⁺: (K)²(L)⁸
Mg²⁺ a la même configuration que le néon → très stable
L'atome Mg a la configuration (K)²(L)⁸(M)², l'ion Mg²⁺ a la configuration (K)²(L)⁸
• Formation d'ion : Changement uniquement du nombre d'électrons
• Numéro atomique : Reste constant (Z=12)
• Stabilité : Les ions tendent vers la configuration des gaz nobles
Stabilité des ions : Résulte de l'atteinte d'une configuration électronique stable (règle de l'octet).
Les atomes tendent à avoir 8 électrons sur leur couche externe (sauf H et He)
Les électrons sont attirés par le noyau chargé positivement
Les gaz nobles ont des couches externes complètement remplies → très stables
Les ions adoptent des configurations électroniques similaires à celles des gaz nobles
Les ions formés sont plus stables que les atomes d'origine
Les ions sont stables car ils atteignent une configuration électronique similaire à celle des gaz nobles
• Règle de l'octet : 8 électrons sur la couche externe
• Configuration stable : Comme les gaz nobles
• Énergie : Les ions sont plus stables que les atomes
Ion aluminium (Al³⁺) : Cation formé par perte de 3 électrons de valence.
Z = 13 → (K)²(L)⁸(M)³, avec 3 électrons de valence
Al → Al³⁺ + 3e⁻
Al³⁺: (K)²(L)⁸, avec 8 électrons sur la couche externe
Al³⁺ a 13 protons et 10 électrons → charge +3
Al³⁺ a la configuration électronique du néon → très stable
L'ion aluminium a une charge de +3 (Al³⁺)
• Charge de l'ion : Égale au nombre d'électrons perdus
• Configuration stable : Règle de l'octet atteinte
• Calcul : Charge = protons - électrons = 13 - 10 = +3
Anion oxyde (O²⁻) : Ion négatif formé par gain de 2 électrons par l'atome d'oxygène.
Z = 8 → (K)²(L)⁶, avec 6 électrons de valence
O + 2e⁻ → O²⁻
O²⁻: (K)²(L)⁸, avec 8 électrons sur la couche externe
O²⁻ a 8 protons et 10 électrons → charge -2
O²⁻ a la même configuration que le néon (gaz noble) → très stable
L'anion O²⁻ est formé par gain de 2 électrons, donnant une charge -2
• Formation d'anion : Gain d'électrons
• Configuration stable : Règle de l'octet atteinte
• Charge : Protons - électrons = 8 - 10 = -2
Comparaison des tailles : Les cations sont plus petits que les atomes, les anions sont plus grands.
Lors de la formation d'un cation, des électrons sont perdus
Avec moins d'électrons, la charge nucléaire effective augmente → rayon plus petit
Lors de la formation d'un anion, des électrons sont gagnés
Avec plus d'électrons, la répulsion augmente → rayon plus grand
Na > Na⁺ (cation plus petit), Cl < Cl⁻ (anion plus grand)
Les cations sont plus petits que les atomes, les anions sont plus grands
• Cations : Moins d'électrons → plus petits
• Anions : Plus d'électrons → plus grands
• Raison : Changement de la charge nucléaire effective
Électrons de valence dans un ion : Électrons situés sur la couche externe de l'ion.
La couche externe est la plus éloignée du noyau
Na⁺: (K)²(L)⁸ → 8 électrons de valence sur la couche L
Cl⁻: (K)²(L)⁸(M)⁸ → 8 électrons de valence sur la couche M
Les électrons de valence déterminent les propriétés chimiques de l'ion
O²⁻: (K)²(L)⁸ → 8 électrons de valence
Les électrons de valence sont ceux situés sur la couche externe de l'ion
• Définition : Électrons sur la couche externe
• Propriétés chimiques : Déterminées par les électrons de valence
• Configuration stable : Généralement 8 électrons de valence
Formation d'ions : Liée à la position dans le tableau périodique et au nombre d'électrons de valence.
Les métaux tendent à former des cations en perdant des électrons de valence
Les non-métaux tendent à former des anions en gagnant des électrons
Colonne 1: +1, Colonne 2: +2, Colonne 16: -2, Colonne 17: -1
Groupe 1 (Li, Na, K): +1, Groupe 17 (F, Cl, Br): -1
Colonne 18: Très stables, ne forment pas d'ions
La position dans le tableau périodique détermine la charge des ions formés
• Métaux : Tendent à former des cations
• Non-métaux : Tendent à former des anions
• Colonne 18 : Gaz nobles - très stables
