La valence

Les mol�cules sont des associations d'atomes. Ces associations ne se font pas n'importe comment,  elles  se font  selon des r�gles pr�cises,  dont la valence.

I. Electrolyse de l'eau

Gr�ce � une source de courant �lectrique, nous allons d�composer des mol�cules d'eau en leurs constituants de base : De l'Oxyg�ne et de l'Hydrog�ne. Ces deux �l�ments se combinent alors entre eux pour former des associations plus stables ; les mol�cules de Dioxyg�ne (O₂) et les mol�cules de Dihydrog�ne (H₂).

Nous allons mettre en place un dispositif qui va s�parer l'eau en ces constituants, pour ce faire, nous utilisons une verrerie sp�ciale compos�e de tubes reli�s entre eux. Les deux tubes externes se composent � leur base d'une �lectrode, qui permet l'apport de courant � la solution et aux extr�mit�s d'un bouchon qui permet d'�vacuer les produits gazeux form�s. (Dans la vid�o, deux tubes � essais sont remplis d'eau et plong�s dans un berlin rempli d'eau �galement. Les �lectrodes se trouvent aux entr�es des tubes � essais). 

Au d�but de l'exp�rience, on observe apr�s mit en route du courant, la formation de bulles aux �lectrodes. Ces bulles montent alors dans les tubes et l'eau diminue laissant la place aux gaz form�s.

On observe apr�s quelques minutes que les hauteurs d'eau dans les deux tubes sont diff�rentes. Dans le tube de droite l'eau est descendue deux fois plus bas que dans celui de gauche. Un gaz a donc �t� form� en quantit� double de l'autre.

On r�colte ensuite dans des �prouvettes un peu de gaz de chaque tube. Dans un cas, lorsque l'on approche une allumette de l'�prouvette, on entend un bruit de d�tonation et dans l'autre cas, lorsque l'on approche une allumette presque �teinte, on observe que celle-ci se rallume avec une belle flamme.

Sachant que : 

• Une des propri�t�s du dihydrog�ne est d'�tre un gaz facilement inflammable, qui fait un bruit caract�ristique au contact du feu.
• Une des propri�t�s du dioxyg�ne est d'�tre un gaz comburant, ce qui signifie qu'il a la propri�t� de r�activer un feu.

L'on peut en conclure, que nous avons form� � partir de mol�cules d'eau, du dihydrog�ne et du dioxyg�ne. Si l'on observe les tubes d'o� proviennent les gaz, on remarque que l'on a form� 2 fois plus de dihydrog�ne que de dioxyg�ne.

 

Conclusion : Il y a dans les mol�cules d'eau 2 fois plus d'hydrog�ne que d'oxyg�ne : Cela correspond bien � la formule chimique : H₂O, d�j� bien connue !

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Voyons maintenant, comment savoir quelles sont les quantit�s d��l�ments pr�sents au sein d'autres mol�cules. Pour cela nous aurons besoin du concept de valence.

 

II. La valence

II.1. Quelques mol�cules courantes :

II.2. D�finition :

La valence d'un atome (�l�ment, ou groupement) est la capacit� de liaison de cet atome avec l'hydrog�ne. Autrement, dit, c'est le nombre d'atomes d'hydrog�ne maximal avec lequel un atome peut se lier.

Par d�finition, l'atome d'hydrog�ne poss�de toujours 1 seul site de liaison (1 crochet).  Pour les  atomes courants, cette r�gle peut �tre �tendue aux autres atomes que l'hydrog�ne et donc donner le nombre de "crochets" que poss�de un atome pour se lier � d'autres et former des mol�cules.

Dans le cas de la mol�cule d'eau (H₂O); l'oxyg�ne poss�de deux sites de liaison (2 crochets) ! Il est donc possible de lier 2 atomes d'hydrog�ne � l'oxyg�ne, sa valence sera II.

II.3. Quelles sont les valences ?

Pour conna�tre la valence d'un �l�ment, il faut regarder le tableau de p�riodique. On aper�oit au passage que les symboles ne sont pas dispos�s n'importe comment mais dans des colonnes avec � leur t�te des chiffres romains. Les tableaux r�cents suivent la nouvelle recommandation et indique les groupes de 1 � 18. La notation en chiffre romain sera probablement bient�t abandonn�e.

Chaque colonne d�signe une famille ou plut�t un groupe. Voici pour chaque groupe la valence correspondante :

	Ia	IIa	IIIa	IVa	Va	VIa	VIIa	VIIIa
groupe	1	2	13	14	15	16	17	18
valence associ�e	I	II	III	IV	III	II	I	0

 

valence

I

II

III

IV

III

II

I

-

n� colonne

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

1 H 1.008

2 He 4.0026

2

3 Li 6.941

4 Be 9.0122

5 B 10.811

6 C 12

7 N 14.007

8 O 15.9994

9 F 18.998

10 Ne 20.180

3

11 Na 22.9898

12 Mg 24.305

13 Al 26.982

14 Si 28.086

15 P 30.974

16 S 32.065

17 Cl 35.453

18 Ar 39.948

4

19 K 39.098

20 Ca 40.078

21 Sc 44.956

22 Ti 47.867

23 V 50.94

24 Cr 52.0

25 Mn 55.0

26 Fe 55.845

27 Co 58.933

28 Ni 58.693

29 Cu 63.546

30 Zn 65.38

31 Ga 69.723

32 Ge 72.64

33 As 74.922

34 Se 78.96

35 Br 79.904

36 Kr 83.798

5

37 Rb 85.468

38 Sr 87.62

39 Y 88.906

40 Zr 91.224

41 Nb 92.906

42 Mo 95.96

43 Tc 98.9062

44 Ru 101.07

45 Rh 102.91

46 Pd 106.42

47 Ag 107.87

48 Cd 112.41

49 In 114.82

50 Sn 118.71

51 Sb 121.76

52 Te 127.60

53 I 126.90

54 Xe 131.29

6

55 Cs 132.91

56 Ba 137.33

57-71

72 Hf 178.49

73 Ta 180.95

74 W 184.0

75 Re 186.21

76 Os 190.23

77 Ir 192.22

78 Pt 195.08

79 Au 196.97

80 Hg 200.59

81 Tl 204.38

82 Pb 207.2

83 Bi 208.98

84 Po (209)

85 At (210)

86 Rn (222)

7

87 Fr (223)

88 Ra 226.025

89-103

104 Rf (261)

105 Db (282)

106 Sg (283)

107 Bh (262)

108 Hs (265)

109 Mt (266)

110 Ds -

111 Rg -

112 Cn -

site de liaison

1

2

3

4

5

6

7

0

 

II.4. Construction de mol�cules avec l'aide des valences

R�gle du CHIASME

Pour trouver les indices et donc le nombre d'atomes correct lors de la formation d'une mol�cule, il suffit d'inverser les valences des �l�ments. Cette inversion permet de donner l'indice de chaque atome. (!! Certains groupements d'atomes ont une valence particuli�re qui sera vue au th�me suivant). 

Autres exemples :

NH₃ : La valence de l'azote (N) est III, ce qui signifie que l'azote est capable de se lier � 3 hydrog�nes

Li OH : La valence du lithium (Li) est I, ce qui signifie que le lithium est capable de se lier � 1 hydrog�ne. La valence du groupement "OH", le groupement hydroxyde est �galement I. Ce qui signifie que l'on peu lier 1 hydrog�ne � ce groupement.

 

La m�thode des bras de valence

Cette m�thode consiste � repr�senter les diff�rents "bras" ou sites de liaisons que poss�de un atome selon sa valence. (Cette m�thode ne tient pas compte de l'organisation dans l'espace des sites).

Ainsi, l'on peut repr�senter les �l�ments avec leurs diff�rents sites de liaisons : 

Il devient alors possible de construire des mol�cules en veillant � ce que les diff�rents sites des atomes soient li�s.

 

Une r�gle :

La valence des �l�ments s'indique toujours en chiffres ROMAINS

 

Remarque : La m�thode des valences constitue un moyen de former des mol�cules simples. Cette technique devrait toutefois rester r�serv�e � la formation de mol�cules avec l'hydrog�ne (si l'on veut rester fid�le � la d�finition). Il existe d'autres r�gles qui r�gissent la formation des mol�cules et la liaison d'atomes. Toutefois, cette r�gle nous permet de commencer la construction des premi�res mol�cules chimiques.

 

III. Valences particuli�res

 Voici la valence de certains �l�ments des colonnes B (groupes 3 � 13), ils ont souvent plusieurs valences.

•    Retenons ceux-ci :

Il y a �galement des groupements pour lesquels une valence particuli�re a �t� attribu�e.

D�finition

 

 

Les �lectrons de valence

La valence Symboles atomiques, groupements et m�morisation R�serv� � une utilisation strictement priv�e-tous droits de reproduction et de diffusion r�serv�s - (c) L. Miseur - La chimie.net 2010

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