Bonjour à vous tous, J’espère que vous supportez ce long confinement et que vous allez bien ainsi que vos proches.

Bonjour à vous tous,

J’espère que vous supportez ce long confinement et que vous allez bien ainsi que vos proches.

Cette semaine, je vous invite à poursuivre la chimie. Vous allez trouver à la suite de ce courrier :

 Le troisième chapitre : « les valences ». Celui-ci est la suite logique de ce que nous avons vu en chimie mais c’est de la nouvelle matière. C’est donc un travail facultatif car ceci sera retravaillé en septembre. Il s’agit donc de vous permettre d’acquérir des notions pour suivre plus facilement l’année prochaine.

Je ne vous donnerai plus de nouvelle matière, ni de révision. Ceci était donc le dernier chapitre de cette année. Je ne donne plus de nouvelle matière car aller plus loin sans pouvoir vérifier votre compréhension n’a pas beaucoup de sens étant donné la difficulté progressive.

Courage et surtout prenez soin de vous et des autres ! Je vous souhaite de bonnes vacances.

B. Porta

La valence 1. Introduction

L’interprétation des résultats de l'électrolyse de l'eau nous a permis de comprendre pourquoi les chimistes retiennent H2O comme formule moléculaire de l'eau.

Problème :

 Pourquoi n’a-t-on pas obtenu deux fois plus d’O2 que de H2 ?

En d’autres termes, pourquoi la formule moléculaire de l'eau n'est-elle pas HO2?

 Pourquoi les atomes H et les groupements (SO4), lorsqu'ils s'unissent, forment-ils des molécules H2SO4 et pas HSO4, H3(SO4) ?

Réponse :

Les associations entre atomes ou entre atomes et groupements ne sont pas quelconques.

Elles dépendent d'une propriété liée aux différents atomes et groupements : la valence.

2. La valence des atomes

2.1. Recherche de la valence

Tout d’abord nous devons choisir un atome de référence. Pour ce faire nous allons utiliser H car c’est l’atome le plus simple de tous.

Ensuite, nous allons examiner les différentes associations qu’il forme avec d’autres atomes. Par exemple, avec les atomes de la deuxième période.

Je te propose de prendre ton tableau de Mendeléev et de lire les formules suivantes en essayant de trouver un lien entre l’atome de chaque famille et le nombre

d’atomes d’hydrogène avec lesquels il se lie.

 Observation

Des analyses chimiques ont montré l’existence de - LiH Un atome Li se lie qu’avec un seul atome H - BeH2  Un atomeBe se lie avec deux atomes H - BH3  …

- CH4

- NH3 Unatome N se lie avec TROIS atomes H ? Pourquoi ? - H2O  …

- HF

Attention, aucune association n'existe entre Ne et H ! Pourquoi ?

 Exemple avec une modélisation selon le modèle de Bohr d’une molécule de NH3 :

Un atome d’azote (N), possédant 7 électrons n’est pas stable s’il reste tout seul. Il va donc, par exemple, se lier avec des atomes d’hydrogène afin de compléter sa dernière couche orbitale. L’atome d’hydrogène ne possède qu’un électron. Il faudra donc trois atomes d’hydrogène pour former une molécule stable.

Si vous comprenez ce modèle, abordé plus tôt dans l’année, la suite sera relativement compréhensible facilement.

 Conclusion

Li, Be, B, C, N, O, F et Ne ont la capacité de se lier avec un nombre d’atomes H déterminé.

 Définition (première partie)

Le nom de valence (du latin valentia = capacité, valeur) est donné à la capacité de liaison qu’a un atome avec un certain nombre d’atomes.

 La valence d'un atome est représentée par le nombre d'atomes H que cet atome peut lier.

 La valence s’indique par un chiffre romain.

un atome Li a la valence I puisqu’il lie un atome H un atome Be a la valence II

un atome B a la valence III un atome C a la valence IV

un atome N a la valence III un atome O a la valence II un atome F a la valence I un atome Ne a la valence 0 Dans le modèle ci-dessus, l’azote a donc une valence de III (chiffre romain), il peut donc se lier avec trois atomes d’hydrogène (valence I ).

2.2. Les valences dans la famille a

Les huit éléments atomiques pris en exemple appartiennent tous à une famille

« a » différente.

Tous les atomes situés dans la même famille ont la même valence.

Ainsi, l’atome H, tout comme l’atome Li, a la valence I.

 Exemple

Un atome Cl a la valence I comme un atome F, il a donc la capacité de lier un atome H pour former la molécule HCl

L’atome H a la capacité de lier un autre atome H pour former la molécule H2.

 Remarque :

Comment savoir dans quel ordre on doit écrire les atomes dans une formule chimique, par exemple, doit-on écrire HCl ou ClH ? Malheureusement je ne pourrai pas vous l’expliquer cette année mais il y a tout simplement des règles de nomenclature. Donc dans l’état actuel, lors des exercices, garder toujours les atomes dans l’ordre où je les ai placés. Vous rattraperez cette matière non vue l’année prochaine.

2.3. Les valences dans la famille b

Bien entendu tout n’est pas aussi simple… car certains atomes peuvent avoir plusieurs valences ou se trouvent dans les familles « b ».

Voici les principales valences de quelques atomes courants.

ATTENTION ! Apprends-les parfaitement, nous les utiliserons dans les exercices.

ATOMES VALENCES ATOMES VALENCES

Ag I P III ou V

Cu I ou II S II, IV ou VI

Fe II ou III Zn II

N III ou V

2.4. Les valences des groupements (radicaux)

Si nous prenons comme exemple l’hydroxyde d’aluminium dont la formule est

« Al(OH)3 », les parenthèses signalent des groupements particuliers d’atomes. On ne peut pas les dissocier dans la formule !

Lorsque plusieurs groupements identiques se trouvent dans une molécule, leur nombre sera représenté par un indice.

 Exemple : la molécule « Al2(SO4)3 » est la formule composée entre autres de 3 groupements « (SO4) ».

Les groupements d’atomes comme (OH), (NO3), (SO4) ont aussi une valence.

Découvrons ces valences en examinant les différentes associations qu'ils forment avec l'hydrogène.

L’analyse chimique montre que les associations H(NO3), H2(CO3), H3(PO4),...

existent.

Dans H3(PO4), le groupement (PO4) a la valence III puisqu’il a la capacité de lier trois atomes H. Voici les valences des principaux groupements.

ATTENTION ! Apprends-les parfaitement, nous les utiliserons dans les exercices.

VALENCE I VALENCE II VALENCE III

hydroxyde (OH) carbonate (CO3) phosphate (PO4) nitrate (NO3) sulfate (SO4) phosphite (PO3) nitrite (NO2) sulfite (SO3)

Hypochlorite (ClO) Chlorite (ClO2) Chlorate (ClO3) Perchlorate (ClO4)

3. Les valences des molécules possédant de l’hydrogène

Pour modéliser une liaison entre deux atomes, nous pouvons lui attribuer un ou des bras de valence.

 Pour symboliser qu’un atome H a la valence I, on le représentera par son symbole accompagné d’un « bras ».

 Pour symboliser qu’un atome O a la valence II, on le représentera par son symbole accompagné de deux « bras ».

Pour modéliser une liaison entre des atomes et des groupements, nous utiliserons la même méthode.

 L’atome H a la valence I donc 1 bras de valence.

Le groupement SO4 a la valence II donc 2 bras de valence.

En résumé, La valence est le nombre d’atomes d’hydrogène qui peuvent se lier à cet atome ou groupement.

4. Les valences des molécules ne possédant pas d’hydrogène

Pour les molécules où il n’y a pas d’atome H, la valence d’un atome correspond au nombre de H qu’il remplace.

Exemple

 Dans MgO, Mg a la valence II puisqu’il remplace deux H face à O.

 Dans NaCl, Na a la valence I et Cl a aussi la valence I. Ils possèdent dont tous les deux, deux bras de valence.

 Dans la famille « b », les bras de valence sont donc

dépendants de la valence de l’atome. Ainsi si Cu a une valence de II, il aura deux bras de valence. Tandis que s’il a une

valence de I, il n’en aura que un.

5. Définition générale

La valence est un nombre en chiffre romain qui indique la capacité de liaison qu’a un atome ou un groupement avec un autre atome (ou groupement).

6. Comment former une molécule ?

6.1. Méthode des bras de valence (plus simple mais plus longue à utiliser)

Le principe est de représenter tous les atomes avec leurs bras (ou crochets) et les associer entre eux.

La méthode consiste à ajouter un atome à droite ou à gauche en reliant chaque bras de valence jusqu’à ce qu’il n’y en ait plus de libre.

Vous l’expliquer à distance reste très compliqué. Je vous invite donc à regarder cette vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=ruD0bTsLtSk

6.2. Méthode du chiasme (très rapide mais moins visuel)

Le principe est d’écrire les valences sous les éléments. Ensuite, de les croiser et l’on obtient les indices des atomes dans la formule de la molécule.

Symbole atomique N O

Valence (chiffre romain) III II Croiser les valeurs

2 3

Placer ses valeurs en

indices

N

O

7. Exercices

a) À l’aide du tableau périodique, établis la formule chimique des molécules formées des atomes et/ou des groupements suivants en utilisant la méthode des bras de valence.

 Mg et Cl = ………

 Li et CO3 = ………

 Na et PO4 = ………

 Ca et O = ………

b) À l’aide du tableau périodique, établis la formule chimique des molécules formées des atomes et/ou des groupements suivants en utilisant la méthode du chiasme.

 K et OH = ………

 Al et O = ………

 H et S = ………

 Fe(III) et OH = ………

8. Correction exercices

a) À l’aide du tableau périodique, établis la formule chimique des molécules formées des atomes et/ou des groupements suivants en utilisant la méthode des bras de valence.

 Mg et Cl = MgCl2

 Li et CO3 = Li2CO3

 Na et PO4 = Na3PO4

 Ca et O = CaO

b) À l’aide du tableau périodique, établis la formule chimique des molécules formées des atomes et/ou des groupements suivants en utilisant la méthode du chiasme.

 K et OH = KOH I I

1 1

 Al et O = Al2O3

III II

2 3

 H et S = H2S

I II

2 1

 Fe(III) et OH = Fe(OH)3

III I

1 3