Établir le schéma de Lewis d'un ion

La grande stabilité des atomes de gaz nobles est expliquée par leur configuration électronique particulière.

La configuration électronique de 3 gaz nobles est donnée dans le tableau ci-dessous.

La couche de valence n de l’atome d’hélium (n = 1) possède deux électrons de valence (duet) tandis que les couches de valence des atomes de néon (n = 2) et d’argon (n = 3) possèdent huit électrons de valence (octet).

Les atomes perdent ou gagnent des électrons de manière à obtenir la configuration électronique du gaz noble le plus proche dans la classification périodique des éléments.

On donne ci-dessous quelques exemples pour comprendre le lien entre la position d’un atome dans la classification et l’ion formé.

Classification périodique des éléments

• L’atome d’azote (de configuration électronique 1s² 2s² 2p³) gagne 3 électrons et se transforme en ion nitrure N³⁻, qui possède la configuration électronique en octet du néon (1s² 2s² 2p⁶).
• L’atome de chlore (de configuration électronique 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵) gagne 1 électron et se transforme en ion chlorure Cl⁻, qui possède la configuration électronique en octet de l’argon (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶).
• L’atome de magnésium (de configuration électronique 1s² 2s² 2p⁶ 3s²) perd 2 électrons et se transforme en ion magnésium Mg²⁺, qui possède la configuration électronique en octet du néon (1s² 2s² 2p⁶).
• L’atome de lithium (de configuration électronique 1s² 2s¹) perd 1 électron et se transforme en ion lithium Li⁺, qui possède la configuration électronique en duet de l’hélium (1s²).

L’atome d’hydrogène (de configuration électronique 1s¹) peut :

• soit gagner 1 électron et se transformer en ion hydrure H⁻ (configuration électronique en duet de l’hélium : 1s²) ;
• soit perdre 1 électron et se transformer en ion hydrogène H⁺ (pas d’électron sur la couche de valence : 1s⁰).

Les ions monoatomiques possèdent tous une configuration électronique en duet ou en octet. Ils possèdent donc sur leur couche électronique de valence 2 ou 8 électrons, ce qui correspond à 1 ou 4 doublets électroniques (paquets de deux électrons).

Ces doublets sont représentés par des tirets placés à côté du symbole de l’atome.

Le tableau suivant donne le schéma de Lewis de quelques ions monoatomiques.

Ion	nitrure	chlorure	lithium	magnésium	hydrure	hydrogène
Formule	N3−	Cl−	Li+	Mg2+	H−	H+
Schéma de Lewis

L’ion hydrogène H⁺ possède une lacune électronique représentée par un rectangle.

Dans un ion polyatomique, les atomes réalisent des liaisons chimiques en mettant chacun en commun 1 électron de leur couche électronique de valence.

Par ce partage d’électrons, ils obtiennent une configuration électronique de valence en duet ou en octet. Les atomes possèdent alors sur leur couche électronique de valence deux types de doublets électroniques (paquet de deux électrons) : les doublets liants des liaisons chimiques et les doublets non liants qui appartiennent uniquement à l’atome.

Le tableau suivant donne le schéma de Lewis de quelques atomes.

Atome	Nombre d’électrons célibataires	Nombre de doublets non liants	Schéma de Lewis
Hydrogène	1	0
Carbone	4	0
Azote	3	1
Oxygène	2	2
Chlore	1	3

Dans un ion polyatomique, les atomes possèdent tous une configuration électronique en duet ou en octet. Ils ont donc sur leur couche électronique de valence 2 ou 8 électrons, ce qui correspond à 1 ou 4 doublets électroniques (paquets de deux électrons).

Ces doublets sont représentés par des tirets placés à côté du symbole de l’atome s’il s’agit de doublets non liants et des tirets entre les symboles des atomes s’il s’agit de doublets liants.

Les deux électrons célibataires mis en commun constituent alors le doublet liant entre les deux atomes.

Exemple
La formation de l’ion hydroxyde OH⁻ est représentée par le schéma ci-dessous.

Les deux électrons du doublet non liant mis en commun constituent alors le doublet liant entre les deux atomes.

Exemple
La formation de l’ion ammonium NH₄⁺ est représentée par le schéma ci-dessous.

Entre l’atome d’azote (doté d’un doublet non liant) et un des atomes d’hydrogène (qui comporte une lacune électronique), il s’effectue une liaison de coordinence.