Exercices et corrigés

Etude de Chimie

Identifier les Types de Liaisons Chimiques

Identifier les Liaisons Chimiques (Ionique, Covalente)

Identifier les Types de Liaisons Chimiques

Comprendre les Liaisons Ioniques et Covalentes

En chimie, les atomes se lient pour former des molécules et des composés. Les deux principaux types de liaisons fortes sont les liaisons ioniques et covalentes. Le type de liaison qui se forme entre deux atomes dépend de leur capacité respective à attirer les électrons, une propriété appelée électronégativité (notée \(EN\) ou \(\chi\)). En calculant la différence d'électronégativité (\(\Delta EN\)) entre deux atomes, on peut prédire la nature de leur liaison.

  • Liaison Covalente : Se forme lorsque la différence d'électronégativité est faible (\(\Delta EN < 1.7\)). Les atomes partagent une ou plusieurs paires d'électrons.
  • Liaison Ionique : Se forme lorsque la différence d'électronégativité est grande (\(\Delta EN \geq 1.7\)). Un atome (le plus électronégatif) arrache un ou plusieurs électrons à l'autre, formant des ions de charges opposées qui s'attirent.
Schéma : Liaison Ionique (Transfert)
Na
Cl

L'atome de sodium (Na) cède un électron à l'atome de chlore (Cl), plus électronégatif.

Schéma : Liaison Covalente (Partage)
H
O

Les atomes d'hydrogène (H) et d'oxygène (O) partagent des électrons pour former une liaison.

Données de l'étude

Pour chaque composé ci-dessous, déterminez la nature de la liaison chimique entre les atomes.

Tableau des Électronégativités (Échelle de Pauling)
Élément Symbole Électronégativité (\(EN\))
SodiumNa0.93
ChloreCl3.16
HydrogèneH2.20
OxygèneO3.44
CarboneC2.55
MagnésiumMg1.31
PotassiumK0.82

Questions à traiter

Pour les composés suivants : NaCl, H₂O, CH₄, MgO, O₂, KCl.

  1. Calculer la différence d'électronégativité (\(\Delta EN\)) pour chaque liaison.
  2. Identifier le type de liaison (ionique ou covalente) pour chaque composé.
  3. Justifier votre réponse en vous basant sur la valeur de \(\Delta EN\) calculée.

Correction : Analyse des Liaisons Chimiques

Composé 1 : Chlorure de Sodium (NaCl)

Principe :

On calcule la différence d'électronégativité entre l'atome de sodium (Na) et l'atome de chlore (Cl) pour déterminer si la liaison est ionique ou covalente.

Formule utilisée :
\[\Delta EN = |EN_{\text{atome le plus électronégatif}} - EN_{\text{atome le moins électronégatif}}|\]
Données spécifiques :
  • Électronégativité du Chlore (\(EN_{\text{Cl}}\)) : \(3.16\)
  • Électronégativité du Sodium (\(EN_{\text{Na}}\)) : \(0.93\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \Delta EN &= |3.16 - 0.93| \\ &= 2.23 \end{aligned} \]
Résultat : Puisque \(\Delta EN = 2.23 \geq 1.7\), la liaison entre Na et Cl est ionique.

Quiz Intermédiaire 1 : Dans une liaison ionique, que se passe-t-il avec les électrons ?

Composé 2 : Eau (H₂O)

Principe :

On analyse la liaison entre l'oxygène (O) et l'hydrogène (H). On calcule la différence d'électronégativité pour une liaison O-H.

Données spécifiques :
  • Électronégativité de l'Oxygène (\(EN_{\text{O}}\)) : \(3.44\)
  • Électronégativité de l'Hydrogène (\(EN_{\text{H}}\)) : \(2.20\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \Delta EN &= |3.44 - 2.20| \\ &= 1.24 \end{aligned} \]
Résultat : Puisque \(\Delta EN = 1.24 < 1.7\), la liaison O-H est covalente. (Plus précisément, covalente polaire car la différence n'est pas nulle).

Quiz Intermédiaire 2 : Une liaison avec \(\Delta EN = 0\) est...

Composé 3 : Méthane (CH₄)

Principe :

On analyse la liaison entre le carbone (C) et l'hydrogène (H).

Données spécifiques :
  • Électronégativité du Carbone (\(EN_{\text{C}}\)) : \(2.55\)
  • Électronégativité de l'Hydrogène (\(EN_{\text{H}}\)) : \(2.20\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \Delta EN &= |2.55 - 2.20| \\ &= 0.35 \end{aligned} \]
Résultat : Puisque \(\Delta EN = 0.35 < 1.7\), la liaison C-H est covalente.

Composé 4 : Oxyde de Magnésium (MgO)

Principe :

On calcule la différence d'électronégativité entre l'oxygène (O) et le magnésium (Mg).

Données spécifiques :
  • Électronégativité de l'Oxygène (\(EN_{\text{O}}\)) : \(3.44\)
  • Électronégativité du Magnésium (\(EN_{\text{Mg}}\)) : \(1.31\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \Delta EN &= |3.44 - 1.31| \\ &= 2.13 \end{aligned} \]
Résultat : Puisque \(\Delta EN = 2.13 \geq 1.7\), la liaison Mg-O est ionique.

Composé 5 : Dioxygène (O₂)

Principe :

On analyse la liaison entre deux atomes identiques d'oxygène (O).

Données spécifiques :
  • Électronégativité de l'Oxygène (\(EN_{\text{O}}\)) : \(3.44\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \Delta EN &= |3.44 - 3.44| \\ &= 0 \end{aligned} \]
Résultat : Puisque \(\Delta EN = 0 < 1.7\), la liaison O-O est covalente. Comme la différence est nulle, c'est une liaison covalente pure (ou apolaire).

Composé 6 : Chlorure de Potassium (KCl)

Principe :

On calcule la différence d'électronégativité entre le chlore (Cl) et le potassium (K).

Données spécifiques :
  • Électronégativité du Chlore (\(EN_{\text{Cl}}\)) : \(3.16\)
  • Électronégativité du Potassium (\(EN_{\text{K}}\)) : \(0.82\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \Delta EN &= |3.16 - 0.82| \\ &= 2.34 \end{aligned} \]
Résultat : Puisque \(\Delta EN = 2.34 \geq 1.7\), la liaison K-Cl est ionique.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Une liaison entre deux atomes ayant une grande différence d'électronégativité est typiquement...

2. Laquelle de ces paires d'atomes formera la liaison la plus covalente (la moins polaire) ?

Glossaire

Liaison Covalente
Liaison chimique formée par le partage d'une ou plusieurs paires d'électrons entre deux atomes. Elle survient lorsque la différence d'électronégativité est faible (\(\Delta EN < 1.7\)).
Liaison Ionique
Liaison chimique résultant de l'attraction électrostatique entre des ions de charges opposées. Elle se forme après un transfert d'électrons, lorsque la différence d'électronégativité est grande (\(\Delta EN \geq 1.7\)).
Électronégativité (\(EN\) ou \(\chi\))
Mesure de la capacité d'un atome à attirer vers lui les électrons d'une liaison chimique.
Différence d'Électronégativité (\(\Delta EN\))
Valeur absolue de la différence entre les électronégativités des deux atomes d'une liaison. C'est le principal indicateur pour prédire le type de liaison.
Liaison Covalente Polaire
Une liaison covalente où les électrons sont partagés de manière inégale en raison d'une différence d'électronégativité non nulle (typiquement entre 0.4 et 1.7), créant un pôle positif et un pôle négatif.
Liaison Covalente Apolaire (ou Pure)
Une liaison covalente où les électrons sont partagés de manière égale, car la différence d'électronégativité est nulle ou très faible (typiquement \(< 0.4\)).
Liaisons Chimiques - Exercice d'Application

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