Par Kevin Beck, mis à jour le 30 août 2022

En chimie, la formation de liaisons chimiques est un concept fondamental qui explique comment les atomes interagissent pour créer des molécules et des composés. Que vous soyez un étudiant révisant les bases ou un lecteur curieux, comprendre les raisons sous-jacentes à la formation des liaisons donne un aperçu du comportement de la matière.

Bases de l'atome

Les atomes sont constitués d'un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d'électrons qui orbitent selon des niveaux d'énergie quantifiés. L'hydrogène est un cas particulier, avec un proton et un électron. Pour les atomes neutres, le nombre de protons est égal au nombre d’électrons, définissant l’identité de l’élément. Alors que les protons et les neutrons partagent une masse similaire et résident dans le noyau, les électrons sont environ 2 000 fois plus légers, ce qui leur permet de se déplacer librement autour du noyau.

Ce sont les électrons les plus externes, ceux de la couche de valence, qui dictent le comportement chimique. Lorsque ces coquilles sont pleines, les atomes sont énergétiquement stables; sinon, ils recherchent la stabilité en échangeant ou en partageant des électrons.

Classification des liaisons chimiques

Les atomes peuvent se lier de plusieurs manières, chacune motivée par l'objectif de compléter les coquilles de valence :

• Liaisons covalentes :Les atomes partagent une ou plusieurs paires d'électrons. Par exemple, une molécule d'eau (H₂ O) possède deux liaisons covalentes H-O identiques qui satisfont aux exigences de valence de l'hydrogène et de l'oxygène.
• Liaisons ioniques :Un atome donne des électrons tandis qu'un autre les accepte, créant des ions de charges opposées qui s'attirent. Le chlorure de sodium (NaCl) en est un exemple, où le sodium cède un électron au chlore.
• Liaisons métalliques :Dans les métaux, les électrons de valence sont délocalisés, formant une « mer d’électrons » qui se déplace librement à travers le réseau. Cette délocalisation explique des propriétés telles que la conductivité électrique et la malléabilité des métaux purs comme l'or et le platine.
• Liaisons hydrogène :Une interaction spéciale, plus faible, où un atome d'hydrogène lié de manière covalente à un atome électronégatif (par exemple, l'oxygène) attire un autre atome électronégatif. Ce phénomène est crucial dans l'eau, contribuant à son point d'ébullition élevé par rapport aux autres molécules légères.

Pourquoi les atomes « veulent » des coquilles à valence complète

Les atomes sont intrinsèquement amenés à réduire leur énergie potentielle. Une coque de valence remplie représente une configuration fermée à faible énergie semblable à la stabilité des gaz rares. Lorsque les électrons sont partagés, donnés ou délocalisés, les atomes réduisent la répulsion des électrons et atteignent un état énergétiquement plus favorable. Cette recherche de stabilité explique la tendance universelle des atomes à former des liaisons.