La plupart des éléments chimiques, à l’exception des gaz rares, se présentent pratiquement uniquement sous forme de composés chimiques. Leur formation résulte de réactions chimiques lorsque les atomes se rapprochent. Voyons donc ce qu'ils ont en commun et comment cela les affecte.
Réactions combinées
Les réactions qui produisent des composés chimiques peuvent se produire de deux manières, selon les atomes :
- Grâce à des interactions répulsives , qui sont une conséquence du chevauchement des couches électroniques et de l’interaction électrostatique des charges unipolaires.
- Par l’action de forces attractives provoquées par l’interaction électrostatique de charges dissemblables, telles que les interactions entre électrons et noyaux atomiques ou celles résultant de changements dans la distribution des densités de charge.
Il s’avère qu’il existe dans la nature une tendance à rechercher un minimum d’énergie . Cela s’applique également aux atomes, ce qui se reflète directement dans leur production de liaisons chimiques – les atomes se combinent si cela leur est énergétiquement avantageux. La plupart des éléments lient naturellement leurs atomes aux autres ou entre eux.
Liaison chimique
Comme mentionné précédemment, les atomes peuvent se combiner avec des atomes du même élément chimique ou d’un autre élément chimique . Une liaison chimique est une interaction entre des atomes qui les rend liés ensemble de manière permanente. Les électrons de Valence , présents sur la couche la plus externe des atomes, participent à la formation des liaisons chimiques.
Liaison chimique dans l’hydrogène à deux atomes H 2
L’hydrogène est un élément chimique et une substance dont les atomes n’existent jamais à l’état libre. Ses atomes sont toujours appariés par une liaison chimique spécifique . Cela implique que chacun des atomes d’hydrogène présents cède un électron de valence à partager. Cela permet à chacun d’eux d’atteindre l’état énergétique le plus favorable pour lui-même et d’obtenir la configuration électronique du gaz rare le plus proche dans le tableau périodique, à savoir l’hélium. Ces électrons partagés sont connus sous le nom de paire d’électrons partagés ou paire de liaison électronique. Ce type de liaison se produisant entre les atomes d’hydrogène peut être symboliquement représenté par H:H.
Une liaison covalente
Un excellent exemple de l’apparition d’une liaison covalente est l’hydrogène à deux atomes décrit précédemment. Il partage une paire d’électrons commune, spécifique à ce type de liaison. Cela implique la communauté d’électrons et la formation de paires d’électrons de liaison qui appartiennent de manière égale ou différente aux deux atomes.
Liaison covalente non polaire
De telles liaisons covalentes, dans lesquelles la paire d’électrons de liaison appartient à parts égales aux deux atomes, sont également appelées liaisons covalentes atomiques ou non polaires et sont principalement formées entre des atomes du même non-métal. De telles structures, formées par la formation de liaisons covalentes non polaires, sont appelées molécules homoatomiques.
Électrons des molécules de chlore diatomique Cl 2
Une liaison covalente non polaire est également caractéristique de la molécule de chlore , dans laquelle deux atomes de chlore partagent chacun un électron de valence, produisant un octet d’électrons et une configuration électronique d’argon. En considérant les électrons présents sur les deux atomes de chlore de la molécule, on constate qu’en plus de la paire d’électrons de liaison, il existe également des électrons qui ne sont pas directement impliqués dans la formation de la liaison chimique. Ces électrons ou paires d’électrons sont appelés électrons non liants. 
Comment est structurée la molécule d’azote ?
Il s’avère que les non-métaux peuvent partager plus d’une paire d’électrons . Par exemple, une molécule d’azote est composée de deux atomes d’azote. Ils ont chacun cinq électrons de valence sur la dernière couche, ce qui nécessite jusqu’à trois électrons supplémentaires pour constituer un octet. Pour obtenir la configuration électronique souhaitée, chaque atome d’azote cède trois électrons à partager. Il en résulte trois paires d’électrons de liaison entre les atomes . Une telle liaison spécifique a son propre nom : la triple liaison. En plus des paires d’électrons partagées, chaque atome d’azote possède une paire d’électrons non liants. La triple liaison est le maximum possible pour que les atomes se forment. Aucun composé chimique n’a été trouvé dans la nature caractérisé par la présence de plus de trois liaisons dans la molécule.
Qu’en est-il des molécules hétéroatomiques ?
Comme les atomes appartenant au même élément chimique, les atomes de différents non-métaux sont capables de se lier les uns aux autres grâce à la production de paires d’électrons de liaison communes. L’exemple le plus connu d’une telle structure est le chlorure d’hydrogène, un composé chimique formé par la combinaison d’atomes d’hydrogène et de chlore. Chacun des atomes qui composent une molécule a besoin d’un électron pour atteindre la configuration électronique la plus favorable pour lui-même.
Liaison covalente dans la molécule de chlorure d’hydrogène
Pour obtenir la configuration électronique des gaz rares les plus proches, l’hydrogène et le chlore donnent chacun un électron de valence pour produire une paire d’électrons de liaison. Ce traitement aboutit à deux configurations électroniques permanentes, l’hydrogène adoptant la configuration de l’hélium et l’atome de chlore adoptant la configuration de l’argon. Ainsi, sur leurs couches de valence se trouvent respectivement un doublet et un octet électronique . Cependant, nous pouvons observer ici une interaction légèrement différente de celle de la molécule d’hydrogène : il s’avère que la paire d’électrons générée entre les atomes d’hydrogène et de chlore ne leur appartient pas de manière égale. Il est déplacé vers celui qui a la plus grande capacité à attirer les électrons, en l’occurrence l’atome de chlore, de sorte que la paire d’électrons de liaison est déplacée vers lui. Ce type de liaison est également une liaison covalente, mais également appelée « polaire ». 
Liaison covalente polaire
Une telle liaison se forme entre des atomes appartenant à différents non-métaux. Ils effectuent le mouvement caractéristique d’une liaison covalente : ils partagent certains de leurs électrons, mais par rapport à une liaison covalente non polaire, les paires d’électrons produites dans ce cas sont décalées vers l’un des atomes. Celui qui attire le plus fortement les électrons. C’est généralement l’atome qui possède le plus grand nombre d’électrons sur sa couche de valence. C’est toujours l’atome qui a la plus grande électronégativité.
Structure électronique de la molécule d’ammoniac
L’ammoniac est une molécule composée d’un atome d’azote et de trois atomes d’hydrogène. Il possède une liaison covalente polaire. Sachant que l’azote appartient au groupe 15 du tableau périodique des éléments , on sait qu’il possède cinq électrons de valence. En revanche, chaque atome d’hydrogène ne possède qu’un seul électron. Pour une configuration électronique permanente, l’azote a besoin de trois électrons, qui peuvent être fournis par la présence d’atomes d’hydrogène. Chacun produit une paire d’électrons de liaison avec un atome d’azote. Cela garantit que chaque atome présent a la configuration électronique la plus favorable pour lui-même. Parce que l’atome d’azote a une plus grande capacité à attirer les électrons que l’atome d’hydrogène, les trois paires d’électrons de liaison sont déplacées juste vers lui.
Structure électronique de la molécule de dioxyde de carbone
L’atome de carbone appartient au groupe 14 du tableau périodique et possède donc quatre électrons de valence sur sa couche de valence. En revanche, chacun des deux atomes d’oxygène possède six électrons de valence. Comme les atomes actuels s’efforcent d’obtenir uniquement des octets, les atomes d’oxygène cèdent deux électrons à partager, et l’atome de carbone partage deux électrons avec chacun, pour un total de quatre électrons de valence à partager. Il en résulte jusqu’à quatre paires d’électrons de liaison – deux entre l’atome de carbone et chaque atome d’oxygène. En comparant les valeurs d’électronégativité des atomes de carbone et d’oxygène, nous savons que c’est l’oxygène qui présente une plus grande prédisposition à attirer les électrons. Par conséquent, les quatre paires d’électrons de liaison sont décalées vers les atomes d’oxygène.
Comment vérifier le type de liaison présente dans une molécule ?
Un facteur clé pour déterminer le type de liaison présente dans une molécule est l’électronégativité de ses constituants atomiques. Il s’agit de la capacité des atomes à attirer des électrons et, par conséquent, également dans le cas d’une liaison covalente, de la capacité à attirer des paires d’électrons de liaison les unes vers les autres. Plus la valeur de l’électronégativité est grande, plus l’atome attire les électrons. De plus, la différence entre les électronégativités des atomes présents dans la molécule nous indique à quel type de liaison chimique nous avons affaire. Si, dans une molécule, la différence d’électronégativité des atomes qui la construisent, notée ΔE, est égale à 0,0 ou ne dépasse pas 0,4, la liaison est non polarisée de manière covalente. Si ΔE est compris entre 0,4 et 1,6, il existe une liaison covalente polaire dans la molécule. Si, en revanche, la différence d’électronégativité des atomes dépasse 1,6, cela indique la présence d’une liaison ionique.
