Quelles sont les similitudes et les différences entre liaisons ionique et liaisons covalentes ?
L’eau salée est l’exemple le plus connu d’une solution ionique qui conduit l’électricité, mais comprendre pourquoi cela se produit n’est pas aussi simple que de faire une expérience à domicile sur le phénomène. La raison en est la différence entre les liaisons ioniques et les liaisons covalentes, ainsi que la compréhension de ce qui se passe lorsque les ions dissociés sont soumis à un champ électrique. En bref, les composés ioniques conduisent l’électricité dans l’eau parce qu’ils se séparent en ions chargés, qui sont ensuite attirés par l’électrode chargée en sens inverse.
Un lien ionique contre un lien covalent
Vous devez connaître la différence entre les liaisons ioniques et covalentes pour mieux comprendre la conductivité électrique des composés ioniques.
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Les liaisons covalentes
se forment lorsque les atomes partagent des électrons pour compléter leur enveloppe externe (valence). Par exemple, l’hydrogène élémentaire a un « espace » dans sa couche externe d’électrons, de sorte qu’il peut se lier de façon covalente avec un autre atome d’hydrogène, les deux partageant leurs électrons pour remplir leur couche. -
Une liaison ionique
fonctionne différemment. Certains atomes, comme le sodium, ont un ou très peu d’électrons dans leur enveloppe externe. D’autres atomes, comme le chlore, ont une enveloppe extérieure qui n’a besoin que d’un électron de plus pour avoir une enveloppe pleine. L’électron supplémentaire dans ce premier atome peut être transféré dans le second pour remplir l’autre coquille. Cependant, les processus de perte et d’obtention d’élections créent un déséquilibre entre la charge dans le noyau et la charge des électrons, donnant à l’atome résultant une charge positive nette, quand un électron est perdu, ou une charge négative nette, quand on gagne. Ces atomes chargés sont appelés ions, et les ions chargés en sens inverse peuvent être attirés ensemble pour former une liaison ionique et une molécule électriquement neutre, comme le NaCl ou le chlorure de sodium. Notez comment le « chlore » se transforme en « chlorure » lorsqu’il devient un ion.
Comment fonctionne la dissociation des obligations ioniques ?
Les liaisons ioniques qui maintiennent les molécules comme le sel ordinaire (chlorure de sodium) ensemble peuvent être brisées dans certaines circonstances. Par exemple, lorsqu’elles sont dissoutes dans l’eau, les molécules se « dissocient » en leurs ions constitutifs, ce qui les ramène à leur état chargé. Les liaisons ioniques peuvent également être rompues si les molécules sont fondues à haute température, ce qui a le même effet lorsqu’elles restent à l’état fondu. Le fait que l’un ou l’autre de ces processus mène à une collection d’ions chargés est essentiel à la conductivité électrique des composés ioniques. A l’état solide et lié, les molécules comme le sel ne conduisent pas l’électricité. Mais lorsqu’ils sont dissociés dans une solution ou par fusion, ils peuvent transporter un courant. C’est parce que les électrons ne peuvent pas se déplacer librement dans l’eau, de la même façon qu’ils le font dans un fil conducteur, mais les ions peuvent se déplacer librement.
Que se passe-t-il quand un courant est appliqué ?
Pour appliquer un courant à une solution, deux électrodes sont insérées dans le liquide, toutes deux fixées à une batterie ou à une source de charge. L’électrode chargée positivement s’appelle l’anode, et l’électrode chargée négativement s’appelle la cathode. La batterie envoie la charge aux électrodes, de manière plus traditionnelle, les électrons se déplaçant à travers un matériau conducteur solide, et ils deviennent des sources distinctes de charge dans le liquide, produisant un champ électrique. Les ions dans la solution répondent à ce champ électrique en fonction de leur charge. Les ions chargés positivement, c’est-à-dire ions de sodium dans une solution saline, sont attirés vers la cathode et les ions chargés négativement, les ions de chlorure dans une solution saline, sont attirés vers l’anode. Ce mouvement des particules chargées est un courant électrique, car le courant est simplement le mouvement de la charge. Lorsque les ions atteignent leurs électrodes respectives, ils gagnent ou perdent des électrons pour revenir à leur état élémentaire.
Pour le sel dissocié, les ions sodium chargés positivement se rassemblent à la cathode et ramassent les électrons de l’électrode, la laissant comme sodium élémentaire. En même temps, les ions chlorure perdent leur électron « supplémentaire » à l’anode, envoyant des électrons dans l’électrode pour compléter le circuit. C’est pourquoi les composés ioniques conduisent l’électricité dans l’eau.