QU'EST-CE QU'UN ATOME NEUTRE? (AVEC DES EXEMPLES) - CHIMIE

Un atome neutre est celui qui n'a pas de charge électrique en raison d'un compromis entre le nombre de ses protons et ses électrons. Les deux sont des particules subatomiques chargées électriquement.

Les protons sont agglomérés avec les neutrons et constituent le noyau; tandis que les électrons sont flous définissant un nuage électronique. Lorsque le nombre de protons dans un atome, égal à son numéro atomique (Z), est égal au nombre d'électrons, on dit qu'il y a un compromis entre les charges électriques à l'intérieur de l'atome.

Atome d'hydrogène. Source: Mets501 via Wikipedia.

Par exemple, vous avez un atome d'hydrogène (image du haut), qui a un proton et un électron. Le proton est positionné au centre de l'atome en tant que noyau, tandis que l'électron tourne autour de l'espace environnant, laissant des régions de densité électronique inférieure à mesure qu'il s'éloigne du noyau.

Il s'agit d'un atome neutre car Z est égal au nombre d'électrons (1p = 1e). Si l'atome H perdait ce seul proton, le rayon atomique se rétrécirait et la charge sur le proton prévaudrait, devenant le cation H ⁺ (hydron). Si, d'un autre côté, il gagnait un électron, il y aurait deux électrons et il deviendrait l'anion H ^- (hydrure).

Atome neutre vs ion

Pour l'exemple de l'atome neutre de H, on a trouvé que le nombre de protons est égal au nombre d'électrons (1p = 1e); une situation qui ne se produit pas avec des ions dérivés de la perte ou du gain d'un électron.

Les ions sont formés par un changement du nombre d'électrons, soit dû au fait que l'atome les gagne (-) ou les perd (+).

Dans l'atome du cation H ^+, la charge de valence du proton unique prédomine sur l'absence totale d'électron (1p> 0e). Cela est vrai pour tous les autres atomes plus lourds (np> ne) du tableau périodique.

Bien que la présence d'une charge positive puisse sembler insignifiante, elle modifie en diagonale les caractéristiques de l'élément en question.

En revanche, dans l'atome de l'anion H ^- la charge négative des deux électrons prédomine contre le seul proton du noyau (1p <2e). De même, les autres anions de plus grande masse ont un excès d'électrons par rapport au nombre de protons (np+ et H ^- sont totalement différents de H.

Na vs Na

Un exemple plus connu est celui du sodium métallique. Son atome neutre, Na, avec Z = 11, a 11 protons; il doit donc y avoir 11 électrons pour compenser les charges positives (11p = 11e).

Le sodium, étant un élément métallique hautement électropositif, perd très facilement ses électrons; dans ce cas, il n'en perd qu'une, celle de sa couche de valence (11p> 10e). Ainsi, le cation Na ⁺ est formé, qui interagit électrostatiquement avec un anion; comme chlorure, Cl ^-, dans le sel de chlorure de sodium, NaCl.

Le sodium métallique est toxique et corrosif, tandis que son cation est même présent dans les cellules. Cela montre comment les propriétés d'un élément peuvent changer radicalement lorsqu'il gagne ou perd des électrons.

Par contre, l'anion Na ^- (sodium, hypothétiquement) n'existe pas; et s'il pouvait se former, il serait extrêmement réactif, car il va à l'encontre de la nature chimique du sodium pour gagner des électrons. Na ^- aurait 12 électrons, dépassant la charge positive de son noyau (11p <12e).

Molécules neutres

Les atomes sont liés de manière covalente pour donner naissance à des molécules, qui peuvent également être appelées composés. Dans une molécule, il ne peut y avoir d'ions isolés; au lieu de cela, il y a des atomes avec des charges formelles positives ou négatives. Ces atomes chargés affectent la charge nette de la molécule, la transformant en un ion polyatomique.

Pour qu'une molécule soit neutre, la somme des charges formelles de ses atomes doit être égale à zéro; ou, plus simplement, tous ses atomes sont neutres. Si les atomes qui composent une molécule sont neutres, ce sera aussi le cas.

Par exemple, vous avez la molécule d'eau, H ₂ O. Ses deux atomes H sont neutres, tout comme l'atome d'oxygène. Ils ne peuvent pas être représentés de la même manière que le montre l'image de l'atome d'hydrogène; puisque, bien que le noyau ne change pas, le nuage électronique le fait.

L'ion hydronium, H ₃ O ⁺, d'autre part, possède un atome d'oxygène partiellement chargé positivement. Cela signifie que dans cet ion polyatomique, il perd un électron, et donc son nombre de protons est supérieur à celui de ses électrons.

Exemples

Oxygène

L'atome d'oxygène neutre a 8 protons et 8 électrons. Lorsqu'il gagne deux électrons, il forme ce qu'on appelle un anion oxyde, O ^2-. Dans celui-ci, les charges négatives prédominent, avec un excès de deux électrons (8p <10e).

Les atomes d'oxygène neutres ont une forte tendance à réagir et à se lier avec eux-mêmes pour former de l'O ₂. C'est pour cette raison qu'il n'y a pas d'atomes O "lâches" seuls et sans réagir avec quoi que ce soit. Toutes les réactions connues pour ce gaz sont attribuées à l'oxygène moléculaire, O ₂.

Cuivre

Le cuivre a 29 protons et 29 électrons (en plus des neutrons). Contrairement à l'oxygène, ses atomes neutres peuvent être trouvés dans la nature en raison de sa liaison métallique et de sa relative stabilité.

Comme le sodium, il a tendance à perdre des électrons plutôt qu'à les gagner. Compte tenu de sa configuration électronique et pour d'autres aspects, il peut perdre un ou deux électrons, devenant respectivement des cations cuivreux, Cu ⁺, ou cuivriques, Cu ²⁺.

Le cation Cu ⁺ a un électron de moins (29p <28e), et le Cu ²⁺ a perdu deux électrons (29p <27e).

gaz nobles

Les gaz rares (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), sont l'un des rares éléments qui existent sous la forme de leurs atomes neutres. Leurs numéros atomiques sont: 2, 10, 18, 36, 54 et 86, respectivement. Ils ne gagnent ni ne perdent d'électrons; bien que le xénon, Xe, puisse former des composés avec le fluor et perdre des électrons.

Les alliages de métaux

Les métaux, s'ils sont protégés de la corrosion, peuvent garder leurs atomes neutres, reliés par des liaisons métalliques. Dans les alliages, solutions solides de métaux, les atomes restent (pour la plupart) neutres. Dans le laiton, par exemple, il y a des atomes neutres de Cu et de Zn.

Références

Jetser Carasco. (2016). Qu'est-ce qu'un atome neutre? Récupéré de: introduction-to-physics.com
Marquages, Samuel. (25 avril 2017). Exemples d'atomes non neutres. Découvrir. Récupéré de: scaimer.com
Chem4kids. (2018).Regarder les ions. Récupéré de: chem4kids.com
Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie. (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.

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