La Détermination du Rayon Atomique

Le Rayon Atomique

• Le rayon atomique est la taille d’un atome.

Détermination du Rayon Atomique

• Le rayon atomique peut être estimé à partir des données expérimentales:
  • Dans un métal, il correspond à la moitié de la distance entre deux atomes adjacents.
  • Pour un élément non-métallique qui existe en tant que molécule diatomique, il correspond à la moitié de la longueur de la liaison entre les deux atomes.

Tendance du Rayon Atomique dans le Tableau Périodique

• Le rayon atomique augmente en descendant un groupe du tableau périodique.
  • La charge nucléaire effective vue par les électrons de valence augmente, mais ces électrons occupent un niveau quantique principal plus élevé, augmentant ainsi leur distance moyenne du noyau.
• Le rayon atomique diminue en allant de gauche à droite dans une période du tableau périodique.
  • La charge nucléaire effective augmente, attirant les électrons de valence plus près du noyau.

Configurations Electroniques des Cations et Anions

• Un cation d’un élément représentatif est formé en perdant des électrons pour atteindre la configuration électronique d’un gaz rare.
• Un anion d’un élément représentatif est formé en gagnant des électrons pour atteindre la configuration électronique d’un gaz rare.

Ions les Plus Stables des Éléments s et p

• Les métaux forment des cations et non des anions.
• Les non-métaux forment des anions et non des cations.
• Les semi-métaux peuvent former des anions et des cations.
• Les ions des éléments représentatifs et les gaz rares sont isoélectroniques, partageant le même nombre d’électrons et la même configuration électronique.

Configurations Electroniques des Cations des Métaux de Transition

• Les métaux de transition peuvent former plusieurs types de cations, qui ne sont pas toujours isoélectroniques avec un gaz rare.
• Lors de la formation d’un cation, les orbitales ns sont les premières à se vider, même si elles se remplissent avant les orbitales (n-1)d.

Le Rayon Ionique

• Le rayon ionique est le rayon d’un cation ou d’un anion.
• La taille d’un atome augmente lorsqu’il devient un anion, car l’augmentation de la répulsion entre les électrons les oblige à occuper un plus grand volume.
• La taille d’un atome diminue lorsqu’il devient un cation, car les électrons sont attirés plus fortement vers le noyau.

Rayons Ioniques des Ions Isoélectroniques

• Les ions isoélectroniques ont le même nombre d’électrons, mais leur rayon ionique varie en fonction de leur charge nucléaire effective.
• Plus la charge nucléaire effective est élevée, plus les électrons sont attirés fortement vers le noyau et plus le rayon ionique est petit.

L’Énergie d’Ionisation (EI)

• L’énergie d’ionisation est l’énergie minimale requise pour arracher un électron d’un atome gazeux à l’état fondamental.
• Plus l’énergie d’ionisation est élevée, plus il est difficile d’arracher un électron de l’atome.
• Les énergies d’ionisation successives (EI1, EI2, EI3…) deviennent de plus en plus élevées, car la répulsion entre les électrons diminue après chaque ionisation et il est plus difficile de séparer un électron d’un cation.

Tendance de l’Énergie d’Ionisation dans le Tableau Périodique

• L’énergie d’ionisation diminue en descendant un groupe du tableau périodique, car l’électron de valence qui est enlevé est plus loin du noyau et donc moins fortement retenu.
• L’énergie d’ionisation augmente généralement en allant de gauche à droite dans une période du tableau périodique, car l’électron de valence qui est enlevé est plus fortement retenu par la charge nucléaire effective plus élevée.

L’Affinité Électronique (AE)

• L’affinité électronique est la variation d’énergie qui se produit lorsqu’un atome gazeux capte un électron.
• Une valeur négative d’AE indique que le processus est exothermique (favorable).
• Une valeur positive d’AE indique que le processus est endothermique (défavorable).
• Les atomes ayant une grande affinité électronique ont une valeur d’AE très négative.
• Les atomes ayant une petite affinité électronique ont une valeur d’AE légèrement négative ou positive.

Tendance de l’Affinité Électronique dans le Tableau Périodique

• L’affinité électronique change de très peu en descendant un groupe du tableau périodique, car le nouvel électron est plus loin du noyau et moins fortement retenu.
• L’affinité électronique devient généralement plus négative en allant de gauche à droite dans une période du tableau périodique, car le nouvel électron voit une charge nucléaire effective plus élevée.

L’Électronégativité

• L’électronégativité est une mesure de la capacité d’un atome à attirer les électrons dans une liaison chimique.
• L’électronégativité augmente en allant de gauche à droite dans une période du tableau périodique.
• L’électronégativité diminue en descendant un groupe du tableau périodique.

Échelles d’Électronégativité

• L’échelle de Pauling est la plus largement utilisée.
• L’échelle d’Allred et Rochow est basée sur la force de Coulomb liant l’électron au noyau.
• L’échelle de Mulliken est basée sur la moyenne entre l’énergie de première ionisation et l’électroaffinité de l’élément.

Électronégativité

• Un atome avec une forte électronégativité attire fortement les électrons.
• Il est difficile d’enlever un électron d’un atome électronégatif (Énergie d’ionisation élevée) mais facile d’en ajouter un (Affinitée électronique élevée)
• L’électronégativité augmente dans la classification périodique des éléments.
• Les atomes plus petits ont des électrons de valence plus proches du noyau et sont plus électronégatifs que les atomes plus grands
• Les éléments moins électronégatifs sont les métaux, situés en bas et à gauche de la classification périodique. Ils donnent des cations.
• Les éléments les plus électronégatifs sont les non-métaux, situés en haut à droite de la classification périodique. Ils donnent des anions.
• Les 4 éléments les plus électronégatifs sont F, O, Cl et N.

Éléments et électronégativité

• Le Francium et le Césium sont des métaux radioactifs.
• Le Césium a une électronégativité de 0,7 (χCs = 0,7).

Électronégativité et état d'oxydation

• L'électronégativité varie en fonction du nombre d'oxydation (N.O.) ou de l'état d'oxydation (Eox) de l'élément.
• Plus le N.O. est positif, plus l'électronégativité est élevée
• En présence d'une charge positive, la tendance à attirer les électrons augmente.
• Exemple : SnCl2 est un solide ionique (liaison ionique) alors que SnCl4 est un liquide (liaison covalente polarisée).
• L'électronégativité de l'étain varie selon : χ (Sn2+) < χ (Sn4+)

Échelle d'électronégativité

• L'électronégativité des éléments est représentée sur une échelle qui va des métaux aux non-métaux
• Dans la classification périodique, les éléments les plus électronégatifs sont situés en haut à droite.
• Les semi-métaux sont situés entre les métaux et les non-métaux.
• L'électronégativité est un concept utile pour comprendre la nature des liaisons chimiques.