Avant de s’attaquer à la chimie et à la représentation des molécules, il est nécessaire de faire un point sur ce qui est le socle de l’électronique intrinsèquement lié à cette discipline, j’ai nommé le tableau périodique.
Pourquoi ? Car pour garder des molécules neutres il est nécessaire d’avoir une équivalence électronique qui va être la balance de la charge positive protonique hormis pour les anions (-) ou les cations (+)
Je vais vous présenter cinq tableaux différents dont deux premiers que l’on analysera en détail pour en comprendre la structure. Le troisième présentera une imagerie des matériaux qu’ils soient liquides solides ou gazeux. Le quatrième présentera une application concrète dans l’industrie ou la métallurgie dans des buts didactiques et pédagogiques et enfin un cinquième avec une interprétation quantique.
Il n’est pas si aisé de savoir lire le tableau périodique imaginé par Mendeleïev en 1869, car en fait il regorge d’informations ou encore d’interprétations.
Parlons de sa structure première, il hiérarchise les éléments en colonnes 18 qu’on appellera couches et en 7 lignes qu’on appellera périodes, qui sont en fait les périodes de révolutions des électrons (leur trajectoire orbitale sur la couche). Il présente 118 éléments en fonction de leur masse croissante par rapport à l’isotope(même nombre de protons mais pas de neutrons) du carbone 12.
Chaque élément présents sur le même couche ou colonnes présentent un nombre d’électrons de valence commun c’est à dire d’électrons qui participent à la liaison chimique quand deux atomes vont se lier pour former une molécule. L’Hélium qui n’en comporte que deux est l’exception qui confirme la règle.
Tout d’abord comment se lit une case du tableau périodique :
Le nombre atomique représente le nombre de protons, la lettre son appellation lorsque l’on lit une formule moléculaire. La masse soit quantité de matière figure en dessous ou en haut a droite dans un dictionnaire .
Sur certains tableaux on peut trouver l’élément sous la forme à l’état 0° avec une équivalence de pression en kPa et parfois le nombre de masse (c’est à dire le nombre de protons et de neutrons) par opposition au nombre de charges qui sont le nombre d’électrons et donc insidieusement de protons (l’atome étant neutre).
L’hydrogène est sur la colonne 1 donc il a un électron sur sa couche externe.
Maintenant le tableau dans son intégralité :
A partir de la 13ème couche on note la colonne : 13-10 = 3 pour occulter les métaux dits de transition en jaune dans le tableau.
Premier exemple :
Lorsque je prends le Carbone, je vois qu’il est en couche 14-10 = 4, il a donc 4 électrons sur sa couche externe. Bien mais si je veux le lier à un atome d’oxygène pour former par exemple du dioxyde de carbone. Je lis que l’oxygène est sur la couche 16 -10 = 6, il a donc 6 électrons sur sa couche externe.
Comment faire pour les assembler correctement sur le plan de la molécule ? Vous me direz c’est simple c’est CO mais pas du tout. Car il n’ont pas le même nombre d’électrons qui participent à la liaison chimique donc le nombre d’atomes du composé ou de la formule moléculaire devra aussi respecter une équivalence atomique.
Lorsque l’on travaille en seconde ou première, nous travaillons principalement avec 3 couches électroniques : la couche K, la couche L et la couche M.
Cette répartition en 3 couches est fondamentale pour appliquer la règle du duet(2) et de l’octet(8),
On cherche à saturer ces couches pour que la dernière d’entre elle, j’ai nommé la couche externe forme des liaisons covalentes entre différents atomes du tableau périodique pour former des composés moléculaires.
Il faut savoir que la couche K est saturé par un duet,(2) d’électrons que la couche L par un octet (8) d’électrons et que la couche M par un nombre de 18. Vous vous dites 18 c’est beaucoup et c’est fastidieux à calculer…
Et bien vous avez raison, quand on calcule des liaisons chimique pour assembler deux atomes en molécules on va se rapporter à la disposition électronique du gaz rare associé car ce sont des matériaux chimiquement inertes et méta-stables. (En Bleu sur le tableau) .
Après cette digression, reprenons notre tableau, et revenons sur notre exemple : je sais que le carbone et l’oxygène comme on l’a vu ont 4 et 6 électrons sur leur couche externe, mais je sais aussi que le gaz le plus proche est le Néon.
On sait que le Carbone, l’oxygène et le Néon sont sur la ligne ou période n°2, donc ils n’ont que deux couches électroniques et la deuxième j’ai nommé L sera la dernière : Leur répartition électronique est donc :
Carbone 6(nombre d’électrons ou de protons) :
K(2) L(4)
Oxygène (8):
K(2) L(6)
Néon (Ne 10)
(K)2 (L)8
Pour l’oxygène : 8-6 = 2 électrons de valence
Pour le carbone 8-4 = 4 électrons de valence
Pour que notre composé de dioxyde de carbone soit stable : il faut que l’atome de carbone soit lié 4 fois à l’atome d’oxygène qui lui devra être relié deux fois à l’atome de carbone. Donc implicitement il nous faut deux atomes d’oxygène : 2atomes x2 électrons = 4 électrons de valence :
Notre formule sera donc CO2 :
Un trait représentant deux électrons, on voit bien que chaque atome d’oxygène a deux liaisons et que le carbone en a au total 4.
Vous avez compris ? Cet article n’est pas terminé, j’en ferai un peu plus car on a beaucoup amélioré le tableau périodique que vous trouvez dans vos dictionnaires aujourd’hui. Je suis encore en phase de recherche Plein de nouveaux paramètres viennent le compléter, et je n’ai montré à travers cet exercice qu’un petit exemple de son utilité et sa puissance. En attendant voici deux tableaux plus ludiques :
Tableau périodique version minéral :
Tableau périodique Applications usuelles :
