Sciences · Chimie
Électronégativité
L’électronégativité est la capacité d’un atome à attirer vers lui les électrons d’une liaison chimique. Le fluor est le plus électronégatif (3,98 sur l’échelle de Pauling), le césium parmi les moins (0,79).
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Quand deux atomes sont liés, ils ne tirent pas forcément les électrons de la liaison avec la même force. L'électronégativité, notée χ (khi), chiffre cette « avidité » pour les électrons. Elle permet de prévoir si une liaison sera covalente apolaire, polaire ou ionique, et donc une grande partie des propriétés d’une molécule : solubilité, température d’ébullition, réactivité.
L’échelle de Pauling
Le chimiste américain Linus Pauling a proposé en 1932 la première échelle, construite à partir des énergies de liaison. Elle reste la plus utilisée. D’autres échelles existent (Mulliken, Allred-Rochow), qui donnent des classements voisins.
| Élément | Symbole | χ (Pauling) |
|---|---|---|
| Fluor | F | 3,98 |
| Oxygène | O | 3,44 |
| Chlore | Cl | 3,16 |
| Azote | N | 3,04 |
| Brome | Br | 2,96 |
| Soufre | S | 2,58 |
| Carbone | C | 2,55 |
| Hydrogène | H | 2,20 |
| Phosphore | P | 2,19 |
| Silicium | Si | 1,90 |
| Aluminium | Al | 1,61 |
| Magnésium | Mg | 1,31 |
| Sodium | Na | 0,93 |
| Potassium | K | 0,82 |
| Césium | Cs | 0,79 |
Les gaz nobles hélium, néon et argon n’ont pas de valeur de Pauling, faute de composés connus.
Comment évolue-t-elle dans le tableau périodique ?
Dans le tableau périodique, l’électronégativité :
- augmente de gauche à droite le long d’une période : le noyau porte plus de protons, tandis que les électrons externes restent sur la même couche ; ils sont donc plus fortement attirés ;
- diminue de haut en bas dans une colonne : les électrons externes sont plus éloignés du noyau et mieux écrantés par les couches internes.
Le coin supérieur droit (fluor, oxygène, azote, chlore) concentre les éléments les plus électronégatifs ; le coin inférieur gauche (césium, francium) les moins électronégatifs, dits électropositifs. Les métaux sont globalement électropositifs, les non-métaux électronégatifs.
Prévoir le type de liaison
La différence d’électronégativité Δχ entre deux atomes liés indique comment se partagent les électrons.
| Δχ | Type de liaison | Exemple |
|---|---|---|
| 0 à 0,4 environ | Covalente apolaire | H–H (0), C–H (0,35) |
| 0,4 à 1,7 environ | Covalente polaire | O–H (1,24), C–O (0,89) |
| Au-delà de 1,7 environ | Ionique | Na–Cl (2,23) |
Ces seuils sont des repères, pas des frontières : on passe continûment de la liaison covalente à la liaison ionique.
Charges partielles et polarité
Dans une liaison polaire, l’atome le plus électronégatif porte une charge partielle négative δ−, l’autre une charge partielle positive δ+. Dans la molécule d’eau, l’oxygène est δ− et les hydrogènes δ+. La liaison se comporte comme un petit dipôle électrique.
La polarité d’une molécule entière dépend aussi de sa géométrie. CO₂ contient deux liaisons C=O polaires, mais elles sont opposées sur une droite et leurs effets s’annulent : la molécule est apolaire. L'eau, coudée, reste polaire, ce qui explique son rôle de solvant universel.
Conséquences pratiques
- Solubilité : les molécules polaires se dissolvent dans les solvants polaires (sucre dans l’eau), les apolaires dans les apolaires (graisse dans l’essence).
- Liaison hydrogène : elle n’apparaît qu’avec un hydrogène lié aux atomes très électronégatifs N, O ou F (voir la liaison hydrogène).
- Réactivité : en oxydoréduction, le calcul des nombres d’oxydation attribue fictivement les électrons de chaque liaison à l’atome le plus électronégatif.
- Acidité : plus un atome voisin d’un groupe O–H est électronégatif, plus il affaiblit cette liaison et facilite la libération de H⁺.
Questions fréquentes
Quel est l’élément le plus électronégatif ?
Le fluor, avec 3,98 sur l’échelle de Pauling. Il arrache des électrons à presque tous les autres éléments, ce qui en fait l’un des corps les plus réactifs.
Quelle différence entre électronégativité et affinité électronique ?
L’affinité électronique est une énergie mesurable, celle libérée quand un atome isolé, à l’état gazeux, capte un électron. L’électronégativité concerne un atome engagé dans une liaison ; c’est une grandeur relative, sans unité.
Pourquoi les gaz nobles n’ont-ils pas d’électronégativité ?
Leur couche externe est complète et ils ne forment presque aucune liaison. Le krypton et le xénon, qui donnent quelques composés avec le fluor ou l’oxygène, ont toutefois des valeurs calculées (environ 3,0 et 2,6).