Les nombres de charges en chimie expliqués :leur rôle et leur importance

L’une des forces motrices les plus fondamentales des réactions chimiques réside dans les liaisons électroniques formées entre les atomes. Les électrons sont des particules chargées négativement qui gravitent autour du noyau d’un atome dans des coquilles. Chaque couche électronique d'un atome possède un nombre défini d'électrons qu'elle retient lorsque cela est possible, même si cela déséquilibre la charge nette de l'atome ; les électrons et les protons ont individuellement la même quantité de charge électrique. La quantité de charge d'un atome donné est exprimée en exposant à droite du nom de l'élément ; par exemple, Na1+. Le numéro et le signe en exposant sont appelés numéro d'accusation.

La couche électronique externe d’un atome est appelée couche de valence et constitue la base des réactions chimiques. Chaque couche possède un nombre variable d'électrons :la couche la plus interne contient deux électrons, la suivante en contient huit et les suivantes en contiennent 18. Le nombre de charge provient de la tendance naturelle des atomes à avoir une couche de valence complète, qu'il s'agisse de gagner ou de perdre des électrons. Les éléments sont classés dans le tableau périodique en groupes en fonction du nombre d'électrons dans leurs couches de valence. Si deux éléments se trouvent dans la même colonne ou groupe du tableau périodique, ils ont le même nombre d'électrons disponibles pour les réactions chimiques.

À l’exception de l’hydrogène, les éléments du côté gauche du tableau – groupes I et II – sont les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux. Ils ont des couches de valence pratiquement vides, avec respectivement seulement un ou deux électrons. Les groupes III à VII sont des non-métaux. Le groupe III a trois électrons, le groupe IV en a 4 et ainsi de suite. Les gaz rares tels que le néon, le radon et le xénon ont des coques à valence complète et ne réagissent donc pas avec d'autres éléments.

Le nombre de charge détermine le type de charge qu'un atome individuel aura s'il gagne ou perd des électrons au cours d'une réaction chimique ionique. Par exemple, le sodium perd un électron lorsqu’il réagit avec le chlore; le chlore gagne un électron. Leurs charges respectives sont 1+ et 1-. Dans leur état naturel, tous les éléments ont un nombre de charge nul car il n'y a ni gain ni perte d'électrons.

Les éléments de transition dans les colonnes 3 à 12 du tableau périodique peuvent se lier à différents éléments. Par conséquent, leurs numéros de charge varient. Les éléments du groupe IV, comme le carbone, ont un nombre de charge de 4+/4-. Ils ont tendance à former des liaisons covalentes avec d'autres atomes, dans lesquelles les électrons sont partagés plutôt que transférés.

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