Sciences · Chimie
Liaison ionique
La liaison ionique est l’attraction électrostatique entre un cation et un anion, formés par transfert d’électrons d’un métal vers un non-métal. Le sel de cuisine, NaCl, en est l’exemple type.
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Quand un atome très électropositif (un métal comme le sodium) rencontre un atome très électronégatif (un non-métal comme le chlore), le partage des électrons devient si inégal qu’il se transforme en transfert : l’un perd un ou plusieurs électrons, l’autre les gagne. Il se forme deux ions de charges opposées, qui s’attirent par la force électrostatique de Coulomb. Contrairement à la liaison covalente, cette attraction n’a pas de direction privilégiée : chaque ion attire tous ses voisins de signe opposé.
Comment se forme une liaison ionique ?
La liaison ionique apparaît lorsque la différence d'électronégativité entre les deux éléments dépasse environ 1,7 sur l’échelle de Pauling. Chaque atome atteint alors la configuration électronique d’un gaz noble.
Arracher un électron au sodium coûte de l’énergie ; c’est l’énergie libérée par l’empilement des ions dans le cristal (énergie réticulaire, environ 787 kJ/mol pour NaCl) qui rend l’ensemble favorable.
Écrire la formule d’un composé ionique
La formule traduit la neutralité électrique : la somme des charges positives égale celle des charges négatives.
| Cation | Anion | Composé | Nom |
|---|---|---|---|
| Na⁺ | Cl⁻ | NaCl | chlorure de sodium |
| Mg²⁺ | O²⁻ | MgO | oxyde de magnésium |
| Ca²⁺ | Cl⁻ | CaCl₂ | chlorure de calcium |
| Al³⁺ | O²⁻ | Al₂O₃ | oxyde d’aluminium (alumine) |
| Ca²⁺ | F⁻ | CaF₂ | fluorure de calcium (fluorine) |
| Na⁺ | CO₃²⁻ | Na₂CO₃ | carbonate de sodium |
Les ions peuvent être polyatomiques : sulfate SO₄²⁻, nitrate NO₃⁻, carbonate CO₃²⁻, ammonium NH₄⁺. À l’intérieur de ces ions, les atomes sont liés de façon covalente.
Le cristal ionique
Un composé ionique n’est pas formé de molécules : la formule NaCl indique seulement la proportion des ions. Dans le chlorure de sodium, les ions occupent un réseau cubique où chaque Na⁺ est entouré de six Cl⁻ et réciproquement. Le cristal visible à l’œil nu est un empilement de milliards de milliards d’ions.
Propriétés des composés ioniques
| Propriété | Explication |
|---|---|
| Solides à température ambiante, températures de fusion élevées (801 °C pour NaCl, 2 852 °C pour MgO) | Les attractions électrostatiques sont fortes et s’exercent dans toutes les directions |
| Durs mais cassants | Un choc décale les couches : des ions de même signe se retrouvent face à face et se repoussent |
| Isolants à l’état solide | Les ions sont figés dans le réseau |
| Conducteurs fondus ou dissous | Les ions deviennent mobiles et transportent le courant |
| Souvent solubles dans l’eau | Les molécules d’eau, polaires, entourent et séparent les ions |
Plus les charges des ions sont grandes et leur taille petite, plus la liaison est forte : MgO (charges 2+ et 2−) fond à une température bien plus haute que NaCl (1+ et 1−).
Dissolution dans l’eau
Quand on verse du sel dans l’eau, les molécules d’eau orientent leur pôle négatif (l’oxygène) vers les cations et leur pôle positif (les hydrogènes) vers les anions. Les ions se détachent du cristal et s’entourent d’une couche de molécules d’eau : ils sont solvatés. La solution obtenue conduit le courant ; c’est un électrolyte. Voir la dissolution.
Ionique ou covalent : un continuum
Aucune liaison n’est purement ionique. Même dans NaCl, une petite part du doublet reste partagée. À l’inverse, une liaison covalente entre atomes d’électronégativités différentes a un caractère ionique partiel. Le seuil de 1,7 est une convention commode. Certains composés entre métal et non-métal, comme le chlorure d’aluminium AlCl₃, ont un comportement largement covalent.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre liaison ionique et covalente ?
Dans la liaison ionique, un atome cède des électrons à l’autre et les ions formés s’attirent. Dans la liaison covalente, les électrons sont partagés entre les deux atomes.
Pourquoi le sel solide ne conduit-il pas l’électricité ?
Parce que ses ions sont immobilisés dans le cristal. Fondu ou dissous dans l’eau, il conduit le courant, car les ions peuvent se déplacer.
Entre quels éléments se forme une liaison ionique ?
Typiquement entre un métal des colonnes 1 ou 2 (sodium, potassium, calcium, magnésium) et un non-métal très électronégatif (fluor, chlore, oxygène).