Chapitre 2: les entités chimiques stables

Règle du duet et de l'octet

La clé de la stabilité atomique réside dans la règle du duet et de l'octet. Tous les atomes cherchent à acquérir la même configuration électronique que les gaz rares, qui sont les éléments les plus stables du tableau périodique.

• La règle du duet s'applique aux atomes de petite taille (hydrogène, hélium, lithium, béryllium) : ils sont stables lorsqu'ils possèdent deux électrons sur leur couche externe (comme l'hélium).
• La règle de l'octet s'applique aux autres atomes (du carbone au chlore par exemple) : ils sont stables lorsqu'ils possèdent huit électrons sur leur couche externe (comme le néon ou l'argon).

Pour atteindre cette stabilité, les atomes ont deux options principales : gagner ou perdre des électrons pour former des ions, ou partager des électrons pour former des molécules.

Pour respecter les règles du duet ou de l'octet, un atome peut choisir de gagner ou de perdre des électrons. Lorsqu'il le fait, il ne devient plus électriquement neutre et se transforme en ion.

• Cations : Si un atome perd des électrons (chargés négativement), il acquiert une charge électrique positive. On l'appelle alors un cation. Par exemple, un atome de sodium (Na) a 1 électron sur sa couche externe. Il préfère le perdre pour avoir 8 électrons sur la couche précédente, formant ainsi l'ion sodium Na⁺.
• Anions : Si un atome gagne des électrons, il acquiert une charge électrique négative. On l'appelle un anion. Par exemple, un atome de chlore (Cl) a 7 électrons sur sa couche externe. Il préfère en gagner un pour en avoir 8, formant ainsi l'ion chlorure Cl^-.

Les ions sont des entités chimiques stables car ils ont atteint la configuration électronique des gaz rares. Ils sont très importants en chimie car ils permettent la formation de composés ioniques.

Lorsque les atomes ne peuvent pas facilement gagner ou perdre des électrons pour atteindre la stabilité (par exemple, les atomes de carbone, d'oxygène ou d'azote), ils préfèrent partager des électrons avec d'autres atomes. Ce partage crée des liaisons covalentes et forme des molécules.

Dans une liaison covalente, chaque atome apporte un ou plusieurs électrons non appariés pour former une paire d'électrons qui est alors partagée entre les deux atomes. Cette paire d'électrons partagée compte pour la couche externe des deux atomes, leur permettant ainsi d'atteindre la règle du duet ou de l'octet.

Le schéma de Lewis

Le schéma de Lewis est une représentation simplifiée d'une molécule qui montre les électrons de valence (ceux de la couche externe) et comment ils sont partagés entre les atomes. Il nous aide à visualiser les liaisons covalentes et les doublets non liants.

• Doublets liants : Ce sont les paires d'électrons partagées entre deux atomes, formant une liaison covalente. On les représente par un trait (—) entre les symboles des atomes. Un trait représente une liaison simple (2 électrons), deux traits (═) une liaison double (4 électrons), et trois traits (≡) une liaison triple (6 électrons).
• Doublets non liants : Ce sont les paires d'électrons de valence qui n'interviennent pas dans les liaisons. On les représente par deux points (..) autour du symbole de l'atome.

Pour construire un schéma de Lewis, il faut d'abord déterminer le nombre total d'électrons de valence de tous les atomes de la molécule. Ensuite, on place l'atome le moins électronégatif au centre (sauf l'hydrogène qui est toujours en périphérie), et on distribue les électrons pour que chaque atome respecte la règle du duet ou de l'octet.