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Application aux ions monoatomiques

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Objectif

L'atome de chlore n'existe pas seul dans la nature. Par contre, on trouve des ions chlorure dans l'eau de mer. Pourquoi et comment certaines espèces s'ionisent-elles ?

1. Prévision de la charge des ions monoatomiques

D'après les règles du duet et de l'octet, un atome cherche à obtenir la configuration électronique (le nombre d'électron(s) perdu(s) ou gagné(s) doit donc être minimal) du gaz rare qui lui est le plus proche.

Dans ces conditions, un atome peut donc perdre ou gagner des électrons. Un atome qui aura gagné des électrons sera un anion de charge négative (excès d'électrons par rapport aux protons) un atome qui aura perdu des électrons sera un cation de charge positive (excès de protons par rapport aux électrons).

Le nombre d'électron(s) perdu(s) ou gagné(s) constituera cette charge puisqu'un atome est toujours électriquement neutre.

2. Cas de l'atome de chlore

Considérons l'atome de chlore Cl dont le noyau est noté :

.
Cet atome est constitué de Z = 17 protons, l'atome se compose donc de 17 électrons. Son noyau contient 18 neutrons car son nombre de nucléons est : A = 35.

La répartition électronique est donc : (K)²(L)⁸(M)⁷.
La couche externe est la couche M, elle contient 7 électrons périphériques.
D'après la règle de l'octet, le chlore doit saturer sa couche externe pour obtenir la configuration externe du gaz rare le plus proche à savoir, l'argon de noyau :

qui contient 18 protons donc 18 électrons, soit une répartition (K)²(L)⁸(M)⁸.

L'atome de chlore doit donc gagner un électron. Il va donc gagner une charge négative et se noter : Cl^-, ion chlorure.

Attention : cet électron n'apparaît pas spontanément, il a sans doute été donné par atome qui a eu besoin de perdre des électrons pour devenir stable et adopter la structure du gaz rare qui lui est proche !

3. Cas de l'atome d'aluminium

Considérons l'atome d'aluminium Al dont le noyau est noté :

.
Cet atome est constitué de Z = 13 protons donc 13 électrons.
Son noyau contient également 14 neutrons car son nombre de nucléons est : A = 27. La répartition électronique est donc : (K)²(L)⁸(M)³.
La couche externe est la couche M, elle contient 3 électrons périphériques.

D'après la règle de l'octet, l'aluminium doit obtenir la configuration externe du gaz rare le plus proche à savoir le néon de noyau :

qui contient 10 protons donc 10 électrons, soit une répartition : (K)²(L)⁸.

L'atome d'aluminium doit donc perdre trois électrons. Il va donc avoir un excès de trois protons et se noter : Al³⁺, ion aluminium.

L'essentiel

Un atome cherche à adopter la structure électronique externe du gaz rare qui lui est le plus proche, au cours d'une réaction chimique.
Il peut y avoir transfert d'électrons entre atomes et formation d'ions.

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