Atomistique et liaison chimique

L'origine de la notion d'oxydation est due à la grande électronégativité de l'oxygène (dépassée uniquement par le fluor) et à sa
situation d'élément le plus abondant sur la croûte terrestre.

La plupart des minéraux connus sur Terre sont des oxydes et ont une grande importance comme l'oxyde d'hydrogène qui
est l'eau.
Tous les métaux forment des oxydes avec l'oxygène qui recouvre tous les métaux d'une couche d'oxyde qui va protéger
le métal (passivation) ou pas (oxydation).

Les oxydes font partie de la famille des composés de l'oxygène au même titre que les peroxydes et les superoxydes.

Selon le composé associé à l'oxygène et son degré d'oxydation l'oxyde est :

• un solide cristallin avec une structure d'une forte ionicité (Na₂O, CaO)

• un composé amorphes comme le verre qui est une forme amorphe de la silice.

Dans les oxydes cristallins, les liaisons entre les atomes sont en partie ioniques, covalentes et métalliques mais par simplification, on considère que les liaisons sont ioniques.

Les métaux conduisent généralement à des oxydes MO, M₂O, MO₂, MO₃, M₂O₃, … :

• qui sont ioniques (et basiques), ce sont les alcalins et les alcalino terreux du fait de la différence d’EN entre O et M
(> 1,5) pour : CaO, Na₂O, CaO …
Lorsqu’ils réagissent avec l’eau ils conduisent aux hydroxydes basiques selon, par exemple :
Na₂O + H₂O → 2 NaOH ou CaO + H₂O → Ca(OH)₂

• qui ont un caractère covalent plus marqué et sont insolubles dans l’eau (FeO, CuO, …) mais se solubilisent en milieu
acide selon par exemple : CuO + 4 HCl → CuCl₄^2-, 2H⁺ + H₂O

• qui sont amphotères (la liaison présente environ 50% de caractère ionique) et sont en général insolubles à pH = 7
mais solubles en :
- milieu acide pour former des cations solvatés selon : Al₂O₃ + 6 H⁺ → 2 Al³⁺ + H₂O
- milieu basique pour donner des anions oxygénés selon : Al₂O₃ + 2 OH^- → 2 AlO₂^- + H₂O

Les non métaux conduisent à des composés moléculaires avec l’oxygène CO₂, N₂O₅, SO₃ qui sont généralement anhydrides d’acides et conduisent avec l’eau aux acides oxygénés selon :
SO₃ + H₂O → H₂SO₄ ou N₂O₅ + H₂O → 2 HNO₃
et des ions fortement oxygénés se forment comme SO₄^2-, CO₃^2-, OCl^-, NO₃-, PO₄^2-, PO₃^2-, S₂O₄^2- …
Certains sont insolubles dans l’eau à température ambiante du fait des limitations cinétiques, ce sont des oxydes
neutres (CO, NO, N₂O, …) mais ce sont des degrés d’oxydation particuliers.

Beaucoup d'oxydes ont des propriétés comme :

semi conducteurs pour FeO
supraconducteurs pour l’oxydes de cuivre (III) YBa₂Cu₃O₇
réfractaires pour CeO₂ (point de fusion supérieur à 3 000 °C), l’alumine, MgO
colorants pour TiO₂, blanc pour la peinture, divers oxydes de chrome entre autres pour le verre
catalyseurs pour l’alumine (Al2O3), les zéolithes à base de SiO2, l’oxyde de platine
matériaux composites, céramique, ciments et verres c’est surtout la silice SiO2 dans les verres,
le calcaire/la calcite CaCO₃ dans les ciments.
dans les centrales nucléaires, on utilise les combustibles sous forme d'oxydes parce qu'ils sont plus maniables
sous cette forme (l'uranium réagit spontanément avec l'air si l’on chauffe).

Pour trouver le nom d'un oxyde, il faut calculer le rapport entre le nombre d'atomes d'oxygène (O) et le nombre d'atomes
de métal (M) et mettre par la suite le préfixe correspondant au rapport (O/M) obtenu :

rapport	½	1	3/2	2	5/2	3	7/2	4	5
préfixe	hémi	mono	sesqui	di	hémipent	tri	hémihept	tétra	pent

Conseil : les exercices sont proposés dans les " Compétences", mais il est préférable de bien apprendre cette partie du cours qui est
riche en savoirs et de garder les compétences pour réviser.