Science et technologie s1590

Les ions

Un ion est un atome ou un groupe d’atomes qui n’a pas autant de charges positives (protons) que de charges négatives (électrons). Ces atomes possèdent donc une charge finale positive ou négative.

Habituellement, un atome possède autant de charges négatives que de charges positives. Toutefois, pour atteindre une stabilité chimique, les atomes vont tendre à acquérir ou perdre des électrons de manière à avoir une configuration électronique semblable aux gaz inertes.

L'atome de carbone (au centre) est constitué de six protons et de six électrons. La perte de quatre électrons amènera la formation d'un cation (à gauche). Il devient alors un ion chargé positivement. À droite, le gain d'électrons crée un ion négatif, un anion.

s1029i3.JPGs1029i2.JPG s1029i4.JPG
​Nombre de protons
|​6||​6||​6|
​Nombre d'électrons
|​2||​6||​10|
​Charge|​4+||​0||​4-|
​Notation​|C^{4+}|​|C|​|C^{4-}|
​Classification​cation​atome (neutre)
​anion

Les cations et les anions

Un cation est un ion qui a une charge positive, c'est-à-dire un ion qui contient plus de protons que d'électrons.
Un anion est un ion qui a une charge négative, c'est-à-dire un ion qui contient plus d'électrons que de protons.

L’illustration suivante représente un atome de lithium. Puisque le numéro atomique est 3, l'atome de lithium possède trois protons.
s1029i5.JPG
L’atome représenté ci-dessus possède 3 protons et 2 électrons. Ce débalancement fait en sorte que l'on appelle cet atome un ion. On dira que l’atome aura une charge totale de +1 et on le représentera de la façon suivante: |Li^{1+}|.
La charge nous indique qu'il y a une charge positive de plus que le nombre de charges négatives.

Par convention, lorsque la différence entre le nombre de protons et d’électrons n’est que de 1, il n'est pas nécessaire de le spécifier. Il est donc possible d'écrire: |Li^{+}| 

La règle de l'octet

La règle de l'octet est la tendance que les atomes ont d'acquérir la configuration électronique du gaz rare qui est le plus proche d'eux dans le tableau périodique.Pour obtenir une configuration électronique stable, un atome cherchera à gagner ou à perdre un ou des électrons par ionisation. Il produira ainsi des ions qui pourront être utilisés dans la formation d'une molécule.

L'aluminium possède trois électrons de valence. Pour respecter la règle de l'octet et avoir une configuration électronique semblable à celle du gaz rare le plus près, il devra perdre trois électrons. Il aura donc la configuration électronique du néon. Toutefois, il deviendra un cation, puisqu'il aura une charge résiduelle positive.
s1070i1.JPG

Le tableau ci-dessous résume les ions formés par les éléments des principales familles du tableau périodique.

​Nom de la famille ​Nombre d'électrons de valence
​Tendance de l'atome
​Exemple d'ion formé
​I A
​Alcalins|​1|​Perdre 1 électron
​|Na^{+}|
​II A
​Alcalino-terreux|​2|​Perdre 2 électrons
​|Mg^{2+}|
​III A
​Bore​|3|​Perdre 3 électrons
​|Al^{3+}|
​IV A
​Carbone​|4|​Perdre 4 électrons
​|Si^{4+}|
​Gagner 4 électrons
​|Si^{4-}|
​V A
​Azote​|5|​Gagner 3 électrons
​|P^{3-}|
​VI A
​Oxygène​|6|​Gagner 2 électrons
​|S^{2-}|
​VII A
​Halogènes​|7|​Gagner 1 électron
​|Cl^{-}|
​VIII A
​Gaz rares
​|8|​Aucun​Aucun

Les ions polyatomiques

Un ion polyatomique est un groupe d’atomes chargé électriquement.

Il existe une multitude d’exemples d'ions polyatomiques. Voici les radicaux qui sont les plus couramment utilisés :

Nom de l’ion Formule Charge
Ammonium|{NH_{4}}^{+}||1+|
Hydroxyle ou hydroxyde|OH^{-}| 
 
 
 
 
|1-|
Acétate|CH_{3}COO^{-}|
Hypochlorite|ClO^{-}|
Chlorite|{ClO_{2}}^{-}|
Chlorate |{ClO_{3}}^{-}|
Perchlorate |{ClO_{4}}^{-}|
Cyanure|CN^{-}|
​Bicarbonate​|{HCO_{3}}^{-}|
Thiocyanate|SCN^{-}|
Permanganate|{MnO_{4}}^{-}|
Nitrite|{NO_{2}}^{-}|
Nitrate|{NO_{3}}^{-}|
Carbonate|{CO_{3}}^{2-}| 
 


|2-|
Bichromate|{Cr_{2}O_{7}}^{2-}|
Chromate|{CrO_{4}}^{2-}|
Manganate|{MnO_{4}}^{2-}|
Oxalate|{C_{2}O_{4}}^{2-}|
Phosphite|{PHO_{3}}^{2-}|
Sulfite|{SO_{3}}^{2-}|
Sulfate|{SO_{4}}^{2-}|
Arsénite|{AsO_{3}}^{3-}|
 
|3-|
Arséniate|{AsO_{4}}^{3-}|
Ferricyanure|{Fe(CN)_{6}}^{3-}|
Phosphate|{PO_{4}}^{3-}|
Ferrocyanure|{Fe(CN)_{6}}^{4-}||4-|

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