3.3 : Formules des composés ioniques

Nous avons déjà rencontré quelques formules chimiques de composés ioniques simples. Une formule chimique est une liste concise des éléments d’un composé et des ratios de ces éléments. Pour mieux comprendre la signification d’une formule chimique, nous devons examiner comment un composé ionique est construit à partir de ses ions.

Les composés ioniques existent sous forme d’ions positifs et négatifs alternés dans des réseaux tridimensionnels réguliers appelés cristaux (Figure \(\PageIndex{1}\)). Comme vous pouvez le voir, il n’y a pas de  » particules  » individuelles de NaCl dans le réseau ; il s’agit plutôt d’un réseau continu d’ions sodium et chlorure alternés. Cependant, nous pouvons utiliser le rapport entre les ions sodium et les ions chlorure, exprimé par les nombres entiers les plus bas possibles, pour décrire le composé. Dans le cas du chlorure de sodium, le rapport entre les ions sodium et les ions chlorure, exprimé par les nombres entiers les plus bas, est de 1:1, nous utilisons donc NaCl (un symbole Na et un symbole Cl) pour représenter le composé. Ainsi, NaCl est la formule chimique du chlorure de sodium, qui est un moyen concis de décrire le nombre relatif des différents ions dans le composé. Un échantillon macroscopique est composé de myriades de paires NaCl, chaque paire étant appelée unité de formule. Bien qu’il soit pratique de penser que les cristaux de NaCl sont composés d’unités NaCl individuelles, la figure \(\PageIndex{1}\) montre qu’aucun ion unique n’est exclusivement associé à un autre ion unique. Chaque ion est entouré d’ions de charge opposée.

La formule d’un composé ionique suit plusieurs conventions. Tout d’abord, le cation est écrit avant l’anion. Comme la plupart des métaux forment des cations et que la plupart des non-métaux forment des anions, les formules énumèrent généralement le métal en premier et ensuite le non-métal. Deuxièmement, les charges ne sont pas écrites dans une formule. Rappelez-vous que dans un composé ionique, les espèces constitutives sont des ions et non des atomes neutres, même si la formule ne contient pas de charges. Enfin, la formule correcte d’un composé ionique obéit toujours à la règle suivante : la charge positive totale doit être égale à la charge négative totale. Pour déterminer la formule appropriée de n’importe quelle combinaison d’ions, il faut déterminer combien de chaque ion est nécessaire pour équilibrer les charges positives et négatives totales du composé.

Cette règle est finalement basée sur le fait que la matière est, globalement, électriquement neutre.

Si l’on regarde le composé ionique constitué d’ions lithium et d’ions bromure, on constate que l’ion lithium a une charge 1+ et l’ion bromure une charge 1-. Un seul ion de chaque est nécessaire pour équilibrer ces charges. La formule du bromure de lithium est LiBr.

Lorsqu’un composé ionique est formé à partir de magnésium et d’oxygène, l’ion magnésium a une charge 2+, et l’atome d’oxygène a une charge 2-. Bien que ces deux ions aient des charges plus élevées que les ions du bromure de lithium, ils s’équilibrent toujours dans un rapport de un à un. Par conséquent, la formule appropriée pour ce composé ionique est MgO.

Prenons maintenant le composé ionique formé par le magnésium et le chlore. Un ion de magnésium a une charge 2+, tandis qu’un ion de chlore a une charge 1-:

Mg2+ Cl-

La combinaison d’un ion de chaque ne permet pas d’équilibrer complètement les charges positives et négatives. La façon la plus simple d’équilibrer ces charges est de supposer la présence de deux ions chlorure pour chaque ion magnésium:

Mg2+ Cl- Cl-

Maintenant les charges positives et négatives sont équilibrées. Nous pourrions écrire la formule chimique de ce composé ionique sous la forme MgClCl, mais la convention est d’utiliser un indice numérique lorsqu’il y a plus d’un ion d’un type donné-MgCl2. Cette formule chimique indique qu’il y a un ion magnésium et deux ions chlorure dans cette formule. (Ne lisez pas la partie « Cl2 » de la formule comme une molécule de chlore élémentaire diatomique. Le chlore n’existe pas en tant qu’élément diatomique dans ce composé. Il existe plutôt sous forme de deux ions chlorure individuels). Par convention, le rapport du nombre entier le plus faible est utilisé dans les formules des composés ioniques. La formule Mg2Cl4 a des charges équilibrées avec les ions dans un rapport de 1:2, mais ce n’est pas le rapport de nombre entier le plus bas.

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