La liaison ionique

La liaison ionique

par

Cours de physique – niveau classe de première S – partie « Lois et modèles – Cohésion et transformations de la matière »

  1. Définition
  2. Conditions pour qu’une liaison soit ionique
  3. Exemples de liaisons ioniques
  4. Comparaison avec les autres liaisons et interactions
  5. Les solides ioniques
  6. Influence des liaisons ioniques sur les changements d’état

Définition

Une liaison entre deux éléments chimiques est dite ionique si la différence d’électronégativité entre ces deux éléments est trop importante, ils ne peuvent alors plus mettre en commun des électrons. La formation d’une liaison covalente n’est plus possible, les électrons ne sont plus partagés mais entièrement captés par l’atome le plus électronégatif qui devient un anion tandis que l’atome le moins électronégatif perd un ou des électrons devenant ainsi un cation.

La liaison dite ionique n’est donc en réalité qu’une interaction électrique attractive entre cations et anions d’un solide ionique.

Conditions pour qu’une liaison soit ionique

Pour qu’une liaison soit de type ionique et non de type covalente il faut une différence d’électronégativité suffisamment grande entre les éléments “liés”. On considère en général qu’il faut au minimum une différence de 1,7

Exemples de liaisons ioniques

  • La liaison Fluor-Hydrogene F-H

Le fluor est un élément d’électronégativité χ = 3,98 tandis que celle de l’hydrogène est seulement de χ = 2,20. La différence d’électronégativité est donc de Δχ = 3,98 – 2,20 = 1,78 et cette valeur est supérieure au seuil limite de 1,7 par conséquent la liaison fluor-hydrogène peut être considérée comme ionique.

  • La liaison Chlore-Sodium Cl-Na

L’électronégativité du chlore est de χ = 3,16 tandis que celle du sodium est de χ = 0,93 ce qui correspond à un écart de Δχ = 3,16 – 0,93 = 2,23 qui est supérieur à la limite de 1,7. La liaison Chlore-sodium est donc bien une liaison ionique.

Remarque

D’une manière générale les éléments des deux premières colonnes du tableau périodique (les alcalins et les alcalino-terreux) forment toujours des liaisons de type ionique avec ceux de l’avant dernière colonne (les halogènes). Les premières colonnes comportent en effet les éléments les moins électronégatifs tandis les dernières (à l’exception des gaz nobles) réunissent les éléments les plus électronégatifs.

Comparaison avec les autres liaisons et interactions

La liaison ionique est la plus forte des interactions interparticulaires classique, sont intensité surpasse celles des liaisons de Van der Waals (entre dipôles permanents ou instantanés) ainsi que celle des liaisons hydrogènes.

Elle correspond en effet à une interaction électrostatique (force de Coulomb) entre particules chargées (ions) portant des charges globales (positives ou négatives) multiples de la charge élémentaire “e” alors que les autres “liaisons” correspondent à des interactions intermoléculaires entre des dipôles électriques c’est à dire des particules globalement neutres et présentant un décalage des centres des charges partielles positives et négatives.

Les solides ioniques

Ce sont par définition des solides constitué d’ions. Ces ions établissent un réseau cristallin où sont empilés, de manière régulière (en formant des mailles), les cations et anions. L’interaction électrique attractive entre anions et cations (qui constituent les liaisons ioniques) est globalement plus intense que les interactions répulsives entre ions de même nature ce qui permet d’assurer la cohérence des solides ioniques.

Remarque
La prédominance des interactions attractives découle de la répartition des ions dans le solide, globalement les cations et anions sont plus proches entre eux que les ions portant des charges de même signe.

Influence des liaisons ioniques sur les changements d’état

Les liaisons ioniques sont plus fortes que les interactions intermoléculaires par conséquent il est nécessaire de fournir aux corps ioniques davantage d’énergie thermique pour rompre ces interactions:

Les températures de changements d’état des composés ioniques sont donc en général plus élevée que celles des corps purs moléculaires.

A titre de comparaison, voici quelque exemple de température de fusion (sous une pression d’une atmosphère).

Pour des solides moléculaires:

  • Dioxygène Tfus = -218,8°C
  • Ethanol Tfus = -114 °C
  • Eau Tfus = 0,0 °C
  • Acide benzoïque Tfus = 122,4 °C
  • Paracétamol Tfus = 169 °C

Pour des solide ioniques: