Les liaisons chimiques

Les atomes s'attachent les uns aux autres soit en partageant des électrons (liaison covalente, qui forme les molécules), soit en se donnant des électrons puis en s'attirant comme des aimants (liaison ionique).

Objectifs

Savoir qu'une liaison chimique relie des atomes grâce à leurs électrons.
Décrire la liaison covalente : mise en commun de deux électrons.
Connaître le nombre de liaisons formées par H, O, N et C, et écrire une formule développée.
Décrire la liaison ionique : transfert d'électrons puis attraction entre ions de signes opposés.
Distinguer une molécule (liaisons covalentes) d'un composé ionique comme le sel de cuisine.

1. Pourquoi les atomes se lient-ils ?

Un atome est formé d'un noyau (chargé positivement) entouré d'électrons (chargés négativement). Ce sont les électrons les plus extérieurs qui permettent aux atomes de s'attacher. Il existe deux grands types de liaisons :

flowchart TB
A[Deux atomes] --> B[Ils partagent des électrons]
A --> C[Un atome donne des électrons à l autre]
B --> D[Liaison covalente]
D --> E[Molécules comme l eau]
C --> F[Ions de signes opposés]
F --> G[Liaison ionique]
G --> H[Cristaux comme le sel]

Quelles particules de l'atome participent aux liaisons chimiques ?

Les noyaux
Les électrons les plus extérieurs
Les molécules

Ce sont les électrons de la couche externe qui sont partagés ou transférés : ils forment les liaisons.

2. La liaison covalente : partager des électrons

Une liaison covalente est la mise en commun de deux électrons entre deux atomes (chaque atome en apporte généralement un). On la représente par un trait : \(\ce{H-H}\).

Les atomes liés par des liaisons covalentes forment une molécule. Exemple : la molécule d'eau \(\ce{H2O}\) contient un atome d'oxygène lié à deux atomes d'hydrogène.

Légende le schéma de la molécule d'eau en plaçant chaque nom sur la bonne partie :

Combien de liaisons pour chaque atome ?

Chaque type d'atome forme toujours le même nombre de liaisons covalentes. Comme des mains tendues : l'hydrogène n'a qu'une main, le carbone en a quatre.

Atome	Symbole	Nombre de liaisons
Hydrogène	\(\ce{H}\)	1
Oxygène	\(\ce{O}\)	2
Azote	\(\ce{N}\)	3
Carbone	\(\ce{C}\)	4

L'oxygène doit former 2 liaisons ; chaque hydrogène en forme 1.

On place O au centre et on le relie à chaque H par un trait : \(\ce{H-O-H}\).

Vérification : O a bien 2 traits, chaque H en a 1.

Voir la solution

Le carbone doit former 4 liaisons, chaque oxygène 2. On place C au centre et on le relie à chaque O par une liaison double :

\[ \ce{O=C=O} \]

Vérification : C a 4 traits (2 + 2) et chaque O en a 2.

Voir la solution

Le carbone central forme 4 liaisons simples, une avec chaque atome d'hydrogène : la molécule contient 4 liaisons covalentes.

Dans la molécule d'ammoniac \(\ce{NH3}\), combien de liaisons forme l'atome d'azote ?

L'azote forme 3 liaisons : une avec chacun des trois atomes d'hydrogène.

3. La liaison ionique : donner des électrons

Certains atomes (comme le sodium \(\ce{Na}\)) perdent facilement un électron ; d'autres (comme le chlore \(\ce{Cl}\)) en gagnent facilement un. Quand ils se rencontrent :

L'atome de sodium possède un électron externe qu'il perd facilement.

Cet électron passe du sodium au chlore : il y a transfert d'électron.

Le sodium devient un ion positif Na⁺, le chlore un ion négatif Cl⁻ : les charges opposées s'attirent, c'est la liaison ionique.

Une liaison ionique est l'attraction entre des ions de charges opposées, formés par transfert d'électrons. Dans le sel de cuisine \(\ce{NaCl}\) (chlorure de sodium), des milliards d'ions \(\ce{Na+}\) et \(\ce{Cl-}\) s'empilent en alternance pour former un cristal, et non des molécules.

\[ \ce{Na -> Na+ + e-} \qquad \ce{Cl + e- -> Cl-} \]

Dans le sel de cuisine, le sodium devient \(\ce{Na+}\) parce qu'il :

a perdu un électron
a gagné un électron
a partagé deux électrons

Un électron est négatif : en le perdant, l'atome de sodium a une charge positive en trop, il devient l'ion \(\ce{Na+}\).

4. Covalente ou ionique : comparer

	Liaison covalente	Liaison ionique
Électrons	mis en commun (partagés)	transférés (donnés puis reçus)
Particules formées	molécules	ions positifs et négatifs
Exemples	eau \(\ce{H2O}\), dioxyde de carbone \(\ce{CO2}\), méthane \(\ce{CH4}\)	sel de cuisine \(\ce{NaCl}\)

Quelle substance est formée de molécules, avec des liaisons covalentes ?

Le sel de cuisine \(\ce{NaCl}\)
L'eau \(\ce{H2O}\)
Aucune des deux

L'eau est formée de molécules : O et H partagent des électrons. Le sel est un cristal d'ions \(\ce{Na+}\) et \(\ce{Cl-}\), liés par des liaisons ioniques.

5. Erreurs fréquentes

Récapitulatif

Les liaisons chimiques relient les atomes grâce à leurs électrons externes.
Liaison covalente : deux électrons mis en commun, représentée par un trait ; elle forme des molécules.
Nombre de liaisons : H forme 1, O 2, N 3, C 4 ; exemples \(\ce{H-O-H}\) et \(\ce{O=C=O}\).
Liaison ionique : transfert d'électrons puis attraction entre ions de charges opposées, comme dans le sel \(\ce{NaCl}\).

Liaison chimique

Lien qui retient des atomes ensemble grâce à leurs électrons externes.

Liaison covalente

Mise en commun de deux électrons entre deux atomes ; notée par un trait, par exemple \(\ce{H-H}\).

Nombre de liaisons

H : 1 ; O : 2 ; N : 3 ; C : 4.

Liaison ionique

Attraction entre ions de charges opposées formés par transfert d'électrons, comme \(\ce{Na+}\) et \(\ce{Cl-}\).

Molécule

Groupe d'atomes liés par des liaisons covalentes, par exemple \(\ce{H2O}\) ou \(\ce{CO2}\).