1.5b Structures de Lewis : électrons de valence et liaisons · Sciences

1.5b

Structures de Lewis : électrons de valence et liaisons

1.5b · Le tableau périodique On en est là

Structures de Lewis : électrons de valence et liaisons

Extension : pas dans le cahier de classe

À la fin de cette section :

Je peux donner le nombre d’électrons de valence d’un des 20 premiers éléments à partir du numéro de sa famille (groupe)
Je peux dessiner la structure de Lewis d’un atome : le symbole avec un point par électron de valence
Je peux expliquer pourquoi les atomes dont la dernière couche est complète (les gaz nobles) ne forment pas de liaisons
Je peux déterminer combien d’électrons un atome doit perdre ou prendre pour devenir stable, et dessiner la structure de Lewis de l’ion formé
Je peux représenter une liaison ionique par un transfert d’électrons d’un métal vers un non-métal, et écrire la formule du composé formé
Je peux reconnaître que deux non-métaux se lient en partageant des électrons (liaison covalente)

1 · Lire

Les notes, l’idée clé et les mots à connaître

Fiches d’exercices Worksheet C: Lewis diagrams, ions, formulae and equations

Les électrons de la dernière couche sont les électrons de valence. Ce sont les seuls à participer aux liaisons, donc une structure de Lewis ne montre qu’eux : le symbole de l’élément avec un point par électron de valence autour.

Pour les 20 premiers éléments, le numéro de la famille (du groupe) donne ce nombre. Les familles 1 et 2 ont 1 et 2 électrons de valence ; les familles 3 à 8 (groupes 13 à 18) en ont 3 à 8. L’hélium est l’exception : sa dernière couche est complète avec seulement 2.

Les points d’après la famille
Famille (groupe)	Électrons de valence	Période 2	Période 3
1	1	Li	Na
2	2	Be	Mg
3 (13)	3	B	Al
4 (14)	4	C	Si
5 (15)	5	N	P
6 (16)	6	O	S
7 (17)	7	F	Cl
8 (18)	8	Ne	Ar

Comment la dessiner. Écris le symbole. Place les quatre premiers points un par côté : à droite, en haut, à gauche, en bas. Ensuite seulement, forme des paires, dans le même ordre. L’azote (5) a une paire à droite et un point seul sur les trois autres côtés ; le chlore (7) a trois paires et un point seul.

Guide des structures de Lewis3 étapes · utilise les flèches du clavier ou les boutons

Trouve les électrons de la dernière couche. Écris la disposition des électrons. Le dernier nombre est le nombre de points.
Place les points. Place les quatre premiers points à droite, en haut, à gauche et en bas, puis forme des paires dans le même ordre.
Forme l’ion. Les métaux perdent les électrons de leur dernière couche : l’ion n’a pas de points. Les non-métaux gagnent des électrons jusqu’à huit. Dessine des crochets et la charge.

Choisis un élément :

Hélium, béryllium, magnésium et calcium : deux points seuls (à droite et en haut), pas une paire.
Les points ne disent rien des couches internes. Le sodium (2, 8, 1) et le lithium (2, 1) ont tous les deux un seul point.
Huit points (deux pour l’hélium), c’est une dernière couche complète. Ces atomes sont stables et ne forment pas de liaisons : ce sont les gaz nobles (famille 8).

Pourquoi les points prédisent ce que fait un atomeTouche pour ouvrir

Un atome dont la dernière couche est complète est stable. Tout autre atome perd, prend ou partage des électrons jusqu’à ce que sa dernière couche soit complète, comme celle du gaz noble le plus proche. Le nombre d’électrons qu’il doit perdre ou prendre est son nombre d’oxydation.

Les métaux (à gauche du tableau, 1 à 3 points) donnent leurs points et deviennent des ions positifs (cations) : Na (1 point) → Na⁺, Mg (2 points) → Mg²⁺.
Les non-métaux (à droite du tableau, 5 à 7 points) reçoivent des points pour arriver à 8 et deviennent des ions négatifs (anions) : Cl (7 points) → Cl⁻ (8), O (6 points) → O²⁻ (8).

Liaison ionique = un transfert. Un métal donne ses points à un non-métal. Le point du sodium passe dans la place libre du chlore : Na⁺ et Cl⁻ se forment, les charges opposées s’attirent, et cette attraction est la liaison ionique. On écrit un ion entre crochets, avec sa charge en haut à droite.

Formule du composé. Les charges doivent se compenser. Mg²⁺ donne deux électrons mais chaque Cl n’en prend qu’un, donc un magnésium a besoin de deux chlores : MgCl₂. Raccourci : on croise les nombres. Al³⁺ et O²⁻ donnent Al₂O₃ ; Ca²⁺ et O²⁻ donnent Ca₂O₂, qu’on simplifie en CaO.

Des points aux composés ioniques
Métal	Non-métal	Ions	Formule
Na (1 point)	Cl (7 points)	Na⁺ et Cl⁻	NaCl
Mg (2)	Cl (7)	Mg²⁺ et 2 Cl⁻	MgCl₂
K (1)	O (6)	2 K⁺ et O²⁻	K₂O
Al (3)	O (6)	2 Al³⁺ et 3 O²⁻	Al₂O₃

Partager au lieu de donner : les liaisons covalentesTouche pour ouvrir

Deux non-métaux ont tous les deux besoin d’électrons, donc aucun n’en donne. Ils partagent : chaque atome met un électron dans une paire commune qui compte pour les deux. Une liaison faite par partage est une liaison covalente, et le résultat est une molécule, pas une paire d’ions.

Le chlore (7 points) partage une paire avec un autre chlore : Cl₂, chaque atome en a maintenant 8. L’hydrogène (1 point) partage une paire : H₂, chacun en a 2, ce qui est complet pour l’hydrogène. Deux paires partagées font une liaison double (O₂), trois une liaison triple (N₂).

Dans un diagramme points-croix (dot-and-cross), les électrons d’un atome sont dessinés en points et ceux de l’autre en croix, pour voir d’où vient chaque électron partagé. La page d’extension du livret (p. 57) en demande pour H₂O, CH₄, NH₃ et HI.

Métal + non-métal → transfert → ionique (NaCl, MgCl₂).
Non-métal + non-métal → partage → covalente (H₂, Cl₂, HCl, H₂O).

Attention aux pièges: 5 erreurs fréquentesTraps to avoid and what is true instead

Pas çaLes points montrent tous les électrons de l’atome.

PlutôtSeulement les électrons de la dernière couche (de valence). Le sodium a 11 électrons et un seul point.
Pas çaOn forme les paires au fur et à mesure.

PlutôtD’abord un point par côté (droite, haut, gauche, bas), ensuite les paires. Le carbone a quatre points seuls ; l’oxygène a deux paires et deux points seuls.
Pas çaUn ion positif a reçu quelque chose.

PlutôtUn ion positif a perdu des électrons. Na perd son seul point et devient Na⁺, sans plus aucun point à dessiner.
Pas çaLe sodium et le chlore forment une molécule, NaCl.

PlutôtIls forment des ions, Na⁺ et Cl⁻, tenus ensemble dans un réseau géant. Les molécules viennent du partage, entre deux non-métaux.
Pas çaUn métal de la famille 1 a un point, donc il en prend sept de plus.

PlutôtPerdre un électron est bien plus facile qu’en prendre sept. Les métaux perdent leurs quelques points ; les non-métaux prennent les quelques points qui leur manquent.

6 mots clés et ce qu’ils veulent direélectron de valence · structure de Lewis · dernière couche complète (stable) · ion (cation / anion) · liaison ionique (transfert d’électrons) · liaison covalente (partage d’électrons)

électron de valence: un électron de la dernière couche ; ce sont eux qui participent aux liaisonsPar exemple : le chlore (2, 8, 7) en a 7Pas : le 2 et le 8 en dessous : des couches internes, jamais dessinées
structure de Lewis: le symbole avec un point par électron de valence autourPar exemple : le carbone : C avec quatre points seulsPas : un diagramme de Bohr, qui dessine toutes les couches
dernière couche complète (stable): 8 électrons de valence (2 pour l’hélium) ; aucune raison de perdre, prendre ou partagerPar exemple : le néon et l’argon, 8 points chacunPas : le 2, 8, 1 du sodium : le 8 est une couche interne, la dernière n’en a qu’un
ion (cation / anion): un atome qui a perdu des électrons (positif, cation) ou en a reçu (négatif, anion)Par exemple : Na⁺, Mg²⁺, Cl⁻, O²⁻Pas : un atome qui a perdu un proton : ce serait un autre élément
liaison ionique (transfert d’électrons): un métal donne des électrons à un non-métal ; les charges opposées s’attirentPar exemple : NaCl, MgCl₂, CaOPas : H₂O : deux non-métaux, personne ne donne rien
liaison covalente (partage d’électrons): deux non-métaux partagent une paire d’électrons qui compte pour les deuxPar exemple : H₂, Cl₂, HCl, H₂O, CH₄Pas : NaCl : un métal est impliqué, donc c’est un transfert
nombre d’oxydation: combien d’électrons un atome doit perdre (+) ou prendre (−) pour avoir une dernière couche complètePar exemple : Mg +2, Al +3, Cl −1, O −2Pas : le numéro de la famille lui-même : le chlore est dans la famille 7 mais son nombre d’oxydation est −1

2 · Regarder

Vidéos choisies pour cette section

Tout connaître et comprendre What is Ionic Bonding? Cognito

Connaître les termes clés Inside Atoms: Electron Shells and Valence Electrons Free Animated Education

Connaître les termes clés What is an Ion? Why Atoms Lose Their Electrons Free Animated Education

Connaître les termes clés How atoms bond TED-Ed

Fais défiler sur le côté pour voir d’autres vidéos

3 · Joue avec la simulation

À essayer toi-même, avec des questions auxquelles répondre

À voir Structures de Lewis, éléments 1 à 20

Un point par électron de valence. Le long d’une période, les points vont de 1 à 8 ; dans une famille, ils restent les mêmes. En dessous : le sodium donne son point au chlore, et deux ions se forment.

4 · Vérifie que tu as compris

Teste-toi, explique par écrit, puis coche la section

Teste-moi

Cinq questions, corrigées tout de suite.

Électrons de valence et structures de Lewis Ions et liaisons Structures de Lewis et ions

Les quiz sont en anglais pour le moment

Teste-toi

Les questions une par une, autant que tu veux. Ton enseignant voit ton entraînement.

Explique

Écris la réponse avec tes propres mots, puis compare-la avec une réponse modèle.

Explique · 4 points

Explique Le magnésium est dans la famille 2 et le chlore dans la famille 7 (groupe 17). Décris la structure de Lewis de chaque atome, puis explique comment les deux se lient pour former le chlorure de magnésium et donne sa formule.

Écris d’abord ta réponse ici

Gardé dans ce navigateur seulement : tu le retrouves en revenant sur cet appareil.

Afficher une réponse modèle

Coche chaque point que ta réponse contient

Le magnésium a 2 électrons de valence (2 points) ; le chlore en a 7 (7 points), il lui en manque un pour une couche complète.
Le magnésium perd ses deux électrons et devient Mg²⁺, ce qui laisse une couche complète en dessous.
Chaque chlore reçoit un électron et devient Cl⁻ avec 8 électrons, donc il faut deux atomes de chlore pour un magnésium.
Les charges opposées s’attirent (liaison ionique) et la formule est MgCl₂.

Réponse modèle

Le magnésium a deux électrons de valence, dessinés par deux points ; le chlore en a sept, un de moins qu’une dernière couche complète. Le magnésium donne un électron à chacun de deux atomes de chlore. Il devient Mg²⁺, avec une couche complète en dessous, et chaque chlore devient Cl⁻ avec huit électrons. Les charges opposées s’attirent : c’est la liaison ionique. Comme un Mg²⁺ compense deux Cl⁻, la formule est MgCl₂.

J’ai compris

Coche quand tu pourrais l’expliquer à quelqu’un d’autre. Ton enseignant(e) voit quelles sections tu as cochées.

Cocher cette section

Dans ton cahier de classe : Chapitre 1.4 Le tableau périodique des éléments (p. 27–31) · Réviser cette section

Ce que cette page enregistre sur toi

Les notes, les quiz et les simulations de cette page fonctionnent sans compte. Deux choses en demandent un : le cahier de classe (il appartient à l’école, donc tu te connectes pour l’ouvrir) et les scores des quiz (un quiz ne compte pour ta classe que si tu es connecté(e) quand tu le fais — en tant qu’invité(e), rien n’est enregistré).

Si tu es connecté(e) et que tu coches « J’ai compris » sur une section, que tu appuies sur « Marquer comme lu », ou que tu coches « J’ai regardé cette vidéo » sur une vidéo, nous enregistrons trois choses à chaque fois : ton compte, la section ou la vidéo concernée, et la date. Rien d’autre — ni combien de temps tu as regardé, ni où tu étais.

Ton enseignant(e) peut voir quelles sections tu as cochées ou marquées comme lues, et quelles vidéos tu as cochées comme regardées, pour savoir avec qui faire le point. Aucun autre enseignant et aucun autre élève ne peut le voir. Il est supprimé après 180 jours. L’exception : « Marquer comme lu » et « J’ai regardé ceci » sont conservés, pour qu’une section que tu as ouverte reste ouverte, et tu peux les effacer toi-même à tout moment. Si tu n’es pas connecté(e), tes cases cochées restent seulement dans ce navigateur et rien ne nous est envoyé.

Tu n’es jamais obligé(e) de cocher quoi que ce soit, et rien d’autre sur cette page ne change si tu ne le fais pas.

Ce que tu écris dans « Explique » reste dans ce navigateur ; cela n’est envoyé ni à nous ni à ton enseignant(e).

Quand tu lances une vidéo, elle est chargée depuis YouTube, et quand tu ouvres une simulation, elle est chargée depuis PhET (Université du Colorado) ; ni l’une ni l’autre n’est chargée avant que tu cliques. Deux sortes d’images sont récupérées quand la page s’ouvre, ou quand tu défiles jusqu’à elles : la petite image d’aperçu de chaque vidéo vient du serveur d’images de YouTube, et l’image de chaque simulation vient de celui de PhET.

Menu

Atomes, tableau périodique et changement chimique

Structures de Lewis : électrons de valence et liaisons

À la fin de cette section :

1 · Lire

2 · Regarder

Coche chaque point que ta réponse contient

Réponse modèle

Ce que cette page enregistre sur toi

Quiz

Simulation