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ÉTUDE DES GRANDES FAMILLES DE COMPOSÉS INORGANIQUES

Connaissances ... définir ... les ions ...

Le type d’ion formé par un élément peut être facilement déduit à partir de sa position dans la classification car généralement :

♦ la colonne 1 donne des cations +1
♦ la colonne 2 donne des cations +2
♦ la colonne 3 donne des cations +3	♦ la colonne 13 donne des cations +3
♦ la colonne 4 donne des cations +4 à +2	♦ la colonne 14 ne donne pas d'ions sauf pour les métaux (+4 et +2)
♦ la colonne 5 donne des cations +5 à +2	♦ la colonne 15 donne des cations +5 et +3 pour les métaux (Po)    et les anions -3 pour les non métaux (N et P)
♦ la colonne 6 donne des cations +6 à +2	♦ la colonne 16 donne des anions -2 sauf pour les métalloïdes
♦ la colonne 7 donne des cations +7 à +2	♦ la colonne 17 donne des anions -1 (EO = +1 à +7 dans les molécules)
♦ la colonne 8 donne des cations +8 à +2 (Fe +3 et +2)	♦ la colonne 18 ne donne pas d'ions
♦ la colonne 9 donne des cations +7 à +2
♦ la colonne 10 donne des cations +4 à +2
♦ la colonne 11 donne des cations +3 à +1
♦ la colonne 12 donne des cations +2

Un ion est un atome qui a perdu (positif, cation) ou gagné (négatif, anion) des électrons et qui peut être stable dans cet état.

A un cation de charge +1 (Na⁺ par exemple), on attribue un degré d’oxydation (DO) ou nombre d'oxydation de +I que l’on note par un chiffre romain au dessus du métal selon l'écriture suivante :

                                                                              cliquer sur la figure pour retrouver l'état initial
                         

Le nombre d’oxydation d’un élément chimique dans un édifice polyatomique permet de déterminer l’état d’oxydation de cet élément.
On vient de voir que l'on peut généraliser cette notion et noter le DO par un chiffre romain algébrique, il décrit le nombre de charges fictives (ou réelles) portées par cet élément.

Ce degré d'oxydation est une notion très pratique car si les formules des substances chimiques sont déterminées expérimentalement cette recherche est longue et difficile. Aussi, à partir des formules connues, les chimistes ont construit des méthodes pour les retrouver de manière théorique et ils ont mis au point un outil mathématique, le degré d'oxydation (nombre attribué à chaque atome dans un édifice atomique : molécule, ion, complexe ...) et qui est indispensable pour expliquer les réactions d'oxydoréduction.

La détermination de cette charges fictives (ou réelle) obéit aux règles suivantes :

 • dans un édifice polyatomique si deux éléments chimiques sont liés, les électrons mis en jeu dans cette liaison sont arbitrairement attribués à l’élément le plus électronégatif

 • dans un édifice polyatomique, la conservation de la charge électrique impose que la somme des nombres d’oxydation des différents éléments composant l’édifice soit égale à la charge globale de l’édifice (nulle s'il s'agit d'une molécule neutre ou d'un élément isolé)

Certains éléments ont des DO relativement stables et on attribue le DO de +I à H (sauf dans les hydrures -I) et de -II à O (sauf dans les peroxydes -I) et il est alors possible de déterminer un DO pour les éléments qui les accompagnent.
Par exemple, prenons CaCO₃, qui donne l'ion CO₃^2- a deux charges négatives, Ca a un DO de +II et comme on a proposé -II pour O,
C dans CO₃^2- peut être affecté d'un DO fictif ou état d'oxydation (EO) de +IV qui ne signifie pas que l'ion C⁴⁺ existe
mais qui explique le composé CaCO₃.

On a résumé dans un tableau, les ions correspondant aux 36 premiers éléments, l'ensemble de la classification sera présenté par la suite :

                               
                                                                              cliquer sur la figure pour retrouver l'état initial

Les grands cercles indiquent les DO des ions simples et les petits cercles indiquent les états d'oxydation (EO) ou DO fictif des éléments généralement dans des ions polyatomiques souvent oxygénés qui se forment avec les éléments à fort EO.
Par exemple :    CO₂ où C = +IV              N₂O₅ où N = +V, SF₆ où S = +VI               KMnO₄ où Mn = +VII ...

Remarque : Le DO ne caractérise pas toujours la charge d’un ion (sauf pour les métaux) car si l’ion Na⁺ existe en solution avec un DO de +I, par contre, N⁵⁺ ne peut exister sous cette forme, N étant un non métal et je vous propose d'utiliser le terme d'état d'oxydation (EO) pour indiquer que l'ion monoatomique n'existe pas.
   • Na donne des liaisons ioniques dans NaCl et les ions Na⁺ (DO +I) et Cl^- (DO -I) sont stables.
   • N donne des liaisons covalentes dans par exemple N₂O₅ qui donne avec H₂O, 2 HNO₃ qui, lui conduit aux ions H₃O⁺ et NO₃^-.
Pour ce dernier, on peut appliquer le DO : 
3 O (-II) avec globalement une charge négative conduit bien à un état d'oxydation de +V pour N.
On peut l'appliquer à N₂O₅, molécule neutre, qui donne    -II x 5 = -10 pour les O   et    +V x 2 = +10 pour le N (et -10 + +10 = 0).

Remarque : Le problème du carbone se pose puisqu'on peut lui attribuer 4 électrons, soit les attribuer aux atomes auxquels il est lié alors qu'il ne donne que des liaisons covalentes.
Il ne donne pas d’ion au sens réel de la définition mais des états d'oxydation (EO) qui prennent toutes les valeurs de +IV à -IV :

CH₄ où EO_C = -IV               CH₃-CH₃ où EO_C = -III                 CH₃F où EO_C = -II                CH₂F-CH₂F où EO_C = -I              

C graphite ou diamant, CH₂O, ...        où EO_C = 0

CO₂ où EO_C = +IV           CO₂H-CO₂H où EO_C = +III            HCO₂H où EO_C = +II               CHF₂-CHF₂ où EO_C = +I

Dans ce cas, cette notion a peu d'intérêt car il s'agit de liaisons covalentes.