Tendance : l'électronégativité

Sur l'échelle de Pauling, le fluor obtient 3.98, la valeur la plus haute de tous les éléments. Le césium obtient 0.79.

Quand deux atomes partagent une paire d'électrons, le partage est rarement équitable. Un atome attire en général la paire un peu plus près de lui, comme le plus fort au tir à la corde qui tire la corde de son côté. L'électronégativité est un nombre qui mesure la force avec laquelle un atome attire les électrons partagés. Elle compte parce qu'elle décide si une liaison sera partagée équitablement, inégalement ou pas du tout, ce qui est le sujet du cours sur les liaisons.

L'échelle de Pauling

Le chimiste américain Linus Pauling a proposé cette échelle en 1932. Il l'a calculée à partir de l'énergie nécessaire pour rompre des liaisons entre atomes différents. Les nombres n'ont pas d'unité et vont d'environ 0.7 à un peu moins de 4. Le fluor est le plus haut avec 3.98, puis l'oxygène avec 3.44, le chlore avec 3.16 et l'azote avec 3.04. En bas de l'échelle, le césium a 0.79 et le francium est donné à 0.7. Le carbone est au milieu avec 2.55, et l'hydrogène a 2.20.

La régularité

L'électronégativité augmente le long d'une période et diminue en descendant un groupe, à l'inverse du rayon. Ce n'est pas un hasard. Un petit atome avec une forte charge nucléaire effective peut amener une paire partagée près de son noyau et la retenir fermement. Un gros atome a sa couche externe loin du noyau et bien protégée, donc il attire faiblement. Dans le modèle, les cases montent depuis la gauche jusqu'à un sommet au fluor, puis redescendent un peu aux gaz nobles, qui n'ont pas de valeur de Pauling car l'hélium, le néon et l'argon ne forment pas de liaisons ordinaires.

Un moyen simple de s'en souvenir : les éléments les plus électronégatifs sont les petits non-métaux en haut à droite (F, O, N, Cl), et les moins électronégatifs sont les gros métaux en bas à gauche. Les métaux peu électronégatifs cèdent des électrons ; les non-métaux très électronégatifs en captent. Quand un métal de l'extrême gauche rencontre un non-métal de l'extrême droite, l'écart est si grand que l'électron passe tout simplement de l'un à l'autre.

Une tendance très proche est l'énergie d'ionisation, l'énergie qu'il faut pour arracher un électron à un atome isolé. PubChem la donne en électronvolts. Elle augmente le long d'une période et diminue en descendant un groupe, exactement comme l'électronégativité : lithium 5.392, sodium 5.139, potassium 4.341 et césium 3.894 en descendant le groupe 1, et fluor 17.423 et néon 21.565 à droite de la période 2. L'hélium a la valeur la plus élevée de toutes, 24.587, car ses deux électrons sont sur une toute petite couche collée au noyau.

Se servir de l'écart

Soustrais une électronégativité de l'autre et tu obtiens une indication grossière sur la liaison. Deux atomes identiques, comme dans H₂ ou Cl₂, ont un écart nul et partagent parfaitement. L'hydrogène et l'oxygène de l'eau ont un écart de 3.44 − 2.20 = 1.24 : les paires partagées sont plus près de l'oxygène et la liaison est polarisée. Le sodium et le chlore ont un écart de 3.16 − 0.93 = 2.23, assez grand pour que les chimistes qualifient le chlorure de sodium d'ionique. Il n'y a pas de limite nette. Les manuels citent souvent un écart d'environ 1.7 à 2 comme la zone où les liaisons commencent à compter comme ioniques, mais c'est une échelle continue.