Quels sont les différents types de doublets électroniques ?

◈ Qu'est-ce qu'un doublet électronique ?

◈ Quels sont les différents types de doublets électroniques ?

◈ Quand est-ce qu'on a formation de doublets électroniques liants ?

◈ Comment calculer le nombre de doublets liants et des doublets non liants d'un atome ?

◈ Calculons le nombre de doublets non liants et de doublets liants de quelques atomes :
◉ L'atome d'oxygène O.

◉ L'atome de fluor F. 

◉ L'atome de néon Ne.

◉ L'atome de phosphore P.

◈ Qu'est-ce qu'un doublet électronique ?

Un doublet électronique est une paire d'électrons situés sur la couche de valence d'un atome. Cette paire d'électrons se trouve sur la même orbitale atomique ou moléculaire, mais de spins opposés.

◈ Quels sont les différents types de doublets électroniques ?

Il existe deux types de doublets électroniques : Les doublets électroniques liants et les doublets électroniques non liants.

Un doublet électronique liant est la mise en commun d'un électron de la couche de valence d'un atome avec un autre électron de la couche de valence de l'atome avec lequel il est lié pour former une molécule.

Un doublet électronique non liant est une paire d'électrons appartenant à la couche de valence d'un même atome.

◈ Quand est-ce qu'on a formation de doublets électroniques liants ?

La règle de l'octet dit que la stabilité maximale d'un atome dont le numéro atomique Z est supérieur ou égal à 5 est atteinte lorsque sa couche externe a 8 électrons. La règle de duet dit que la stabilité maximale d'un atome dont le numéro atomique Z est inférieur ou égal à 4 est atteinte lorsque sa couche externe a 2 électrons. 

Pour être extrêmement stable, un atome doit chercher à avoir une couche de valence saturée, soit en ayant 2 électrons sur sa couche externe pour les éléments chimiques ayant un numéro atomique Z inférieur ou égal à 4, soit en ayant 8 électrons sur sa couche externe pour les éléments chimiques ayant un numéro atomique Z supérieur ou égal à 5.

Pour réaliser ce but, un atome avec une couche externe qui n'est pas saturée doit mettre en commun un ou plusieurs électrons de sa couche périphérique avec d'autres électrons de la couche de valence d'un autre atome avec lequel il va être lié pour former une molécule.

Prenons comme exemple la formation d'un doublet électronique chez la molécule de chlore. D'après la règle de l'octet : Les atomes ont tendance à former des molécules dans lesquelles chaque atome peut posséder 8 électrons périphériques. La molécule de chlore est formée de 2 atomes de chlore. Chaque atome de chlore ne possède que 7 électrons sur sa couche périphérique. Pour que la règle de l'octet soit respectée, chacun des 2 atomes de chlore va prêter un électron à l'autre, ce qui permet à chaque atome de chlore d'avoir 8 électrons sur sa couche périphérique. Les 2 atomes de chlore sont maintenant inséparables : ils sont liés. La liaison qui les unit, est constituée par l'ensemble des 2 électrons mis en commun : C'est un doublet électronique ; il forme la liaison covalente. 

◈ Comment calculer le nombre de doublets liants et des doublets non liants d'un atome ?

Pour calculer le nombre de doublets liants et de doublets non liants d'un atome, on procède de la façon suivante :

➨ Tout d'abord, on détermine la structure électronique de l'atome concerné pour trouver le nombre d'électrons situés sur la couche de valence de cet atome. On appelle le nombre d'électrons de la couche externe Ne.

➨ Puis on cherche le nombre de liaisons covalentes réalisées par cet atome pour respecter la règle de l'octet et la règle du duet, c'est-à-dire, le nombre d'électrons nécessaires à cet atome pour avoir une stabilité maximale, 8 électrons pour la règle de l'octet et 2 électrons pour la règle du duet. On appelle le nombre de liaisons covalentes établies par cet atome Nl.

➨ Après, on calcule le nombre d'électrons de la couche de valence qui ne réalisent pas des liaisons covalentes en faisant la soustraction entre le nombre d'électrons de la couche externe Ne et le nombre de liaisons covalentes établies par cet atome Nl, c'est-à-dire : Ne-Nl.

➨ Enfin, on calcule le nombre de doublets non liants de cet atome, autrement dit le nombre de paires d'électrons qui ne réalisent pas de liaisons covalentes avec d'autres atomes. Ce nombre est égal à (Ne-Nl) : 2.

Un atome stable possède 8 électrons sur sa couche de valence, autrement dit, 4 doublets électroniques. Le nombre de doublets non liants est égal à 4 moins le nombre de doublets liants.

◈ Calculons le nombre de doublets non liants et de doublets liants de quelques atomes :

Nous allons prendre comme exemple d'atomes pour calculer le nombre de doublets liants et de doublets non liants les atomes suivants : L'atome d'oxygène, l'atome de fluor, l'atome de néon et l'atome de phosphore.

◉ L'atome d'oxygène O :

Le numéro atomique de l'atome d'oxygène est Z=8 donc sa structure électronique est : (k)²(L)⁶. L'atome d'oxygène a donc 6 électrons sur sa couche externe L. Pour être stable et avoir 8 électrons sur sa couche de valence, l'atome d'oxygène va engager 2 électrons de ses électrons périphériques dans des liaisons covalentes. L'oxygène aura donc 2 doublets liants puisqu'il a réalisé 2 liaisons covalentes. Comme l'atome d'oxygène a engagé 2 électrons externes dans des liaisons covalentes, il reste 4 électrons externes qui ne sont pas engagés dans des liaisons covalentes (6-2=4). Ces 4 électrons vont se regrouper par deux, (4:2=2), pour donner 2 paires d'électrons non liés à d'autres atomes par des liaisons covalentes. L'atome d'oxygène a donc 2 doublets non liants.

◉ L'atome de fluor F : 

Le numéro atomique de l'atome de fluor est Z=9 donc sa structure électronique est : (k)²(L)⁷. L'atome de fluor a donc 7 électrons sur sa couche externe L. Pour être stable et avoir 8 électrons sur sa couche de valence, l'atome de fluor va engager seulement 1 électron de ses électrons périphériques dans des liaisons covalentes. Le fluor aura donc 1 seul doublet liant puisqu'il a réalisé une seule liaison covalente. Comme l'atome de fluor a engagé 1 seul électron externe dans une liaison covalente, il reste 6 électrons externes qui ne sont pas engagés dans des liaisons covalentes (7-1=6). Ces 6 électrons vont se regrouper par deux, (6:2=3) pour donner 3 paires d'électrons non liés à d'autres atomes par des liaisons covalentes. L'atome d'oxygène a donc 3 doublets non liants.         

◉ L'atome de néon Ne :

Le numéro atomique de l'atome de néon est Z=10 donc sa structure électronique est : (k)²(L)⁸. L'atome de néon a donc 8 électrons sur sa couche externe L et par conséquent le néon est un atome stable. L'atome de néon ne va engager aucun électron de ses électrons externes dans des liaisons covalentes. Les 8 électrons situés sur la couche externe de l'atome de néon vont se regrouper par deux (8:2=4) pour donner 4 paires d'électrons non liés à d'autres atomes par des liaisons covalentes. L'atome de néon a donc 4 doublets non liants et 0 doublet liants. Le néon possède 8 électrons sur sa couche de valence donc sa couche périphérique est saturée. Le néon est un élément chimique extrêmement stable. Il fait partie de la famille des gaz nobles qui possèdent des couches de valence saturées avec 8 électrons périphériques. Dans ce cas, la règle de l'octet est respectée et les gaz nobles ne réalisent pas de liaisons avec d'autres atomes. Ils existent dans la nature sous forme de corps à structure atomique.    

◉ L'atome de phosphore P :

Le numéro atomique de l'atome de phosphore est Z=15 donc sa structure électronique est : (k)²(L)⁸(M)⁵. L'atome de phosphore a donc 5 électrons sur sa couche externe M. Pour être stable et avoir 8 électrons sur sa couche de valence, l'atome de phosphore va engager 3 électrons de ses électrons externes dans des liaisons covalentes. Le phosphore aura donc 3 doublets liants puisqu'il a réalisé 3 liaisons covalentes. Comme l'atome de phosphore a engagé 3 électrons externes dans des liaisons covalentes, il reste 2 électrons externes qui ne sont pas engagés dans des liaisons covalentes (5-3=2). Ces 2 électrons vont se regrouper par deux (2:2=1) pour donner 1 seule paire d'électrons non liés à d'autres atomes par des liaisons covalentes. L'atome de phosphore a donc 1 seul doublet non liant.

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