Valence des éléments chimiques

Définition de valence

La valence est définie comme le nombre de liaisons qu’un atome d’un élément chimique peut créer en se liant avec d’autres atomes. Que devrions-nous savoir d’autre sur la valence des éléments chimiques ?

• La valence des éléments est exprimée en chiffres romains ;
• dans le cas d’éléments chimiques qui se combinent en composés en créant des liaisons covalentes, la valence peut être déterminée sur la base d’une formule structurelle (la valence d’un élément est égale au nombre de liaisons créées par un atome donné de cet élément dans le composé);
• la valence des éléments à l’état élémentaire est toujours nulle ;
• pour les ions, la valence d’un élément est égale en nombre à la charge de cet ion (à l’exclusion des signes positifs et négatifs).

Valence et état d’oxydation d’un élément chimique

Les termes de valence et d’état d’oxydation d’un élément sont souvent utilisés de manière interchangeable. Est-ce justifié ? Malheureusement, une telle approche de ces concepts est incorrecte. La principale raison pour laquelle ils se trompent est leur représentation graphique : les deux termes utilisent des chiffres romains. L’ état d’oxydation d’un élément qui compose une substance spécifique est défini comme le nombre de charges positives ou négatives qui pourraient être attribuées aux atomes de cet élément si les molécules de cette substance avaient une structure ionique, c’est-à-dire si elles étaient capables de se décomposer en ions. Ce qui est important, le terme « état d’oxydation » est conventionnel, car par définition il suppose la présence de liaisons ioniques uniquement, ce qui n’est pas toujours le cas. Par conséquent, alors que l’état d’oxydation détermine la charge d’un ion hypothétique produit par la décomposition d’un composé chimique, la valence définit le nombre de liaisons que l’élément peut former. De plus, l’état d’oxydation prend des valeurs positives et négatives, contrairement à la valence qui est toujours positive.

Est-ce que chaque élément a une seule valence ?

Les différents éléments chimiques n’interagissent pas de la même manière. Par conséquent, leur valence varie en fonction de l’élément avec lequel ils forment une liaison. Nous devons toujours indiquer la valence de l’élément dans le composé s’il prend plus d’une valeur. De nombreux éléments chimiques présentent une valence variable. Quel composé chimique est formé par l’élément, et quels sont les autres composants, détermine la valence de l’élément. Par exemple, l’un de ces éléments est l’azote . Sa valence maximale est V. Elle peut également prendre des valeurs inférieures. Par exemple, dans l’acide trioxonitrique (V) , la valence de l’azote est V, tandis que dans l’acide dioxonitrique (III), sa valence est inférieure et égale à III. Il y a plus d’exemples de ce genre. Une aide à la détermination de la valence d’un élément chimique est fournie par le tableau périodique des éléments . Pour donner un exemple, la valence des éléments du groupe I est I, et la valence des éléments du groupe II est II. Le chlore et les autres métaux du groupe 17, qui viennent en dernier dans la formule (par exemple, …Cl), ont une valence de I. Le tableau périodique permet également de déterminer la valence maximale des éléments des groupes principaux dans les composés chimiques avec l’oxygène et l’hydrogène.

Détermination des formules de composés chimiques à l’aide de leur valence

Dans la nature, les éléments chimiques peuvent être plus ou moins enclins à interagir pour former des composés chimiques. Avec l’utilisation des symboles de lettres chimiques mondialement reconnus et la valence des éléments individuels, nous notons les composés chimiques à l’aide de formules. On distingue les formules structurales, semi-structurales et moléculaires.

Formule structurelle

Avec cette formule, nous pouvons montrer la structure d’une molécule d’un composé chimique spécifique. Il comprend le type et la quantité d’atomes ainsi que toutes les liaisons existant entre eux.

Formule semi-structurelle

Dans cette formule, nous créons une sorte de groupement d’éléments : nous regroupons le carbone avec les hydrogènes séparément des groupes fonctionnels. Les formules semi-structurales, dans leur notation, montrent les liaisons existant entre les atomes de carbone ultérieurs et les groupes fonctionnels.

Formule moléculaire

La formule la plus couramment utilisée pour la description symbolique d’un composé chimique, par exemple la formule moléculaire du chlorure de sodium (sel commun), est NaCl. Il comprend le type et la quantité d’atomes. Ainsi, lorsque l’on connaît quelques règles fondamentales concernant la valence des éléments chimiques, on peut facilement noter la formule moléculaire et la formule structurale d’une molécule constituée de deux éléments chimiques :

• la première étape consiste à écrire les symboles chimiques des éléments formant le composé les uns à côté des autres ;
• ensuite, dans le coin supérieur droit, avec des chiffres romains, nous écrivons leurs valences, que nous écrivons ensuite sous les éléments ci-dessous (en croix !) ;
• les valences notées forment le rapport massique des éléments inclus dans le composé. Si ce n’est pas le rapport le plus bas, les nombres doivent être divisés par leur dividende commun ;
• ensuite, les nombres doivent être écrits (en chiffres arabes) dans le coin inférieur droit des symboles chimiques des éléments (n’écrivez pas le numéro un).

La formule structurelle d’un composé chimique est créée de la même manière :

• notez d’abord les symboles alphabétiques des éléments formant le composé (tels que le nombre d’atomes de l’élément qui a été déterminé précédemment, sur la base de la formule moléculaire);
• à côté de chaque symbole, écrivez autant de points que la valence de l’élément correspondant;
• reliez les points écrits entre les atomes (aucun point ne peut être laissé); chaque lien représente une liaison chimique.

Valence des éléments chimiques déterminée ‘à l’œil nu

Est-il possible de définir la valence d’un élément chimique dans un composé chimique « à l’œil nu » ? Cela s’avère possible, mais nous devons nous rappeler d’être un peu prudents lorsque nous utilisons cette méthode. Beaucoup d’entre nous associent le monde de la chimie à des flacons contenant des solutions avec une variété de couleurs intenses. De telles solutions peuvent être obtenues grâce principalement aux métaux qui sont indiqués dans le bloc d du tableau périodique des éléments. La plupart de ces métaux ont des couleurs intenses qui, avec un certain degré de probabilité, peuvent indiquer la valence de l’élément. Pour donner un exemple :

• les sels de fer(II) en solution sont vert pâle et les sels de fer(III) sont jaunes,
• les sels de cobalt(II) sont roses et les sels de cobalt(III) sont bleus,
• les sels de chrome(II) en solution sont bleus et les sels de chrome(III) ont une couleur violette.