Par Marie-Luise Bleu
Mis à jour le 30 août 2022
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La charge d’un ion de métal de transition reflète les électrons qu’il a perdus lors d’une réaction chimique. Déterminer cette charge nécessite une connaissance de l'élément, des charges des atomes environnants et de la charge moléculaire globale. Tous les nombres d'oxydation sont des nombres entiers et la somme des charges atomiques est égale à la charge nette de l'espèce.
Lorsqu’un atome perd des électrons, les chimistes appellent ce processus une oxydation. Pour les métaux de transition, l’état d’oxydation – et donc la charge ionique – peut aller de +1 à +7. Ces éléments possèdent des orbitales d partiellement remplies qui rendent la perte d'électrons plus facile que dans les éléments du groupe principal. Certains états d’oxydation sont intrinsèquement plus stables et apparaissent donc plus fréquemment. Par exemple, le fer (Fe) peut adopter les états +2, +3, +4, +5 ou +6, mais +2 et +3 dominent dans les contextes naturels et industriels. Dans les formules chimiques, l'état d'oxydation est indiqué par un chiffre romain entre parenthèses (par exemple, oxyde de fer (II), FeO, où Fe porte une charge +2).
Dans un composé neutre, la charge totale est nulle. Connaître l’état d’oxydation des atomes du ligand vous permet de déterminer la charge du métal. Par exemple, dans MnCl₂, les deux ions chlorure portent chacun –1. La charge combinée de –2 force le manganèse à être +2 pour maintenir la neutralité.
Les ions de métaux de transition forment souvent des ions complexes chargés positivement ou négativement. Prenez l'ion permanganate, MnO₄ ⁻ :chaque oxygène a un état d'oxydation de –2, ce qui donne un total de –8 à partir de quatre oxygènes. La charge globale de –1 signifie que le manganèse doit être de +7.
La plupart des sels de métaux de transition neutres et solubles dans l’eau ont des états d’oxydation de +3 ou moins. Les états d’oxydation supérieurs précipitent ou s’hydrolysent généralement pour former des complexes contenant de l’oxygène. Par exemple, les sels de vanadium(V) s'hydrolysent pour produire l'ion hexaaquavanadate(IV), [V(OH)₆]⁺, ou l'ion aquavanadate(V), [VO₄]⁻, selon l'environnement.