Les atomes perdent ou gagnent des électrons afin de se transformer en un ion monoatomique stable. Le schéma de Lewis permet de rendre compte de la stabilité de structures telles que les ions monoatomiques.
I. Formation d’un ion monoatomique
Les électrons se répartissent selon des couches électroniques, caractérisées par des nombres entiers n, et des sous-couches, caractérisées par des lettres.
La dernière couche avec des électrons est la couche électronique de valence ou couche externe.
Un atome perd ou gagne des électrons de sa couche de valence afin d’acquérir la structure électronique du gaz noble le plus proche dans la classification périodique : il se transforme en ion monoatomique stable.
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Structure électronique des gaz nobles |
hélium He 1s2 |
néon Ne 1s2 2s2 2p6 |
argon Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 |
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Couche de valence |
2 électrons (règle du duet) si n = 1 |
8 électrons (règle de l’octet) si n = 2 |
8 électrons (règle de l’octet) si n = 3 |
II. Schéma de Lewis d’un ion monoatomique
Sur la couche de valence, les électrons sont groupés par paquets de deux : les doublets électroniques non liants.
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Atome et structure électronique |
hydrogène H 1s1 |
bore B 1s2 2s2 2p1 |
oxygène O 1s2 2s2 2p4 |
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Nombre d’électrons perdus ou gagnés |
1 perdu |
3 perdus |
2 gagnés |
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Ion formé |
H+ : 1s0 |
B3+ : 1s2 |
O2– : 1s2 2s2 2p6 |
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Nombre de doublets non liants |
0 |
1 |
4 |
Mot clé
Une lacune électronique correspond à deux électrons en moins par rapport à la règle du duet et de l’octet.
Dans un schéma de Lewis, on représente les doublets électroniques non liants par des tirets autour du symbole de l’atome et les lacunes électroniques par des rectangles.
Méthode
Déterminer le schéma de Lewis d’un ion monoatomique
Voici les noms et les numéros atomiques associés à plusieurs atomes :
lithium Li (Z = 3) ; azote N (Z = 7) ; sodium Na (Z = 11) ; magnésium Mg (Z = 12)
a. Déterminer pour chaque atome, la structure électronique.
b. Déterminer le nombre d’électrons perdus ou gagnés par chacun des atomes pour former l’ion.
c. Déterminer le schéma de Lewis de chacun des ions monoatomiques formés.
Conseils
a. Rappelez-vous que les sous-couches électroniques se remplissent dans l’ordre suivant : 1s ; 2s ; 2p ; 3s ; 3p. Une sous couche s peut contenir au maximum deux électrons et une sous couche p, six au maximum. Le numéro atomique est égal au nombre d’électrons que possède l’atome.
b. Appliquez la règle de stabilité d’un atome qui tend à perdre ou à gagner des électrons.c. Si l’atome perd des électrons, il donne un cation (positif) tandis que s’il en gagne, il devient un anion (négatif).
Les électrons de la couche externe se regroupent en doublets non liants qui sont représentés par des traits placés à côté du symbole de l’atome.
Solution
a.
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Li : 3 électrons |
N : 7 électrons |
Na : 11 électrons |
Mg : 12 électrons |
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1s2 2s1 |
1s2 2s2 2p3 |
1s2 2s2 2p6 3s1 |
1s2 2s2 2p6 3s2 |
b. • L’atome de lithium doit perdre un électron pour obtenir la structure électronique de l’hélium : 1s2.
• L’atome d’azote doit gagner trois électrons pour obtenir la structure électronique du néon : 1s2 2s2 2p6.
• L’atome de sodium doit perdre un électron pour obtenir la structure électronique du néon : 1s2 2s2 2p6.
• L’atome de magnésium doit perdre deux électrons pour obtenir la structure électronique du néon : 1s2 2s2 2p6.
c.
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Ion Li+ |
Ion N3− |
Ion Na+ |
Ion Mg2+ |
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