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RÉACTIVITE DES FAMILLES D'ÉLÉMENTS

Exercice : l’évolution des propriétés ... de l’électronégativité ... de la réactivité des oxydes ... des tailles relatives des ions ...

On se propose de résumer en 10 à 20 lignes pour chaque question :
  a- évolution des propriétés / relations de la classification
  b- l'électronégativité
  c- la réactivité des oxydes
  d- la taille des ions

Nous avons décrit l'évolution des propriétés/relations de la classification et de l'électronégativité.

c- la réactivité des oxydes

Les oxydes basiques sont les oxydes fortement ioniques formés avec les alcalins, les alcalino-terreux, les terres rares et les oxydes de faible degré d’oxydation des métaux de transition.

Soit un oxyde ionique MO ou M₂O avec Δχ > 1,5 l'action de l'eau est la suivante :
MO → M⁺⁺ + O^{- -}       soit           MO + H₂O → M⁺⁺ + 2 OH^-      ou     M(OH)₂  

M₂O → 2M⁺ + O^{- -}     soit           M₂O + H₂O → 2 M⁺ + 2 OH^-      ou     2 MOH 

A retenir : Un oxyde métallique est souvent basique, un oxyde basique est toujours métallique.

Certains oxydes métalliques sont insolubles dans l’eau car ils ont un caractère covalent plus marqué sans avoir de caractère acide comme FeO, CuO, … Ils se solubilisent en milieu acide selon, par exemple : CuO + 4 HCl → CuCl₄^2-, 2H⁺ + H₂O

Les oxydes acides sont les oxydes covalents formés avec les non métaux et les métaux de transition de fort degré d’oxydation (Mn, …). L’atome central est fortement électrophile et dissocie H₂O en réagissant avec OH^- et en libérant H⁺.

Soit un oxyde covalent MO_n (généralement polyoxygénés) avec Δχ < 1,5 l'action de l'eau est la suivante :
MO_n → MO_n+1^{- -}         soit        MO_n + OH^- → MO_n+1^{- -} + H⁺    ou     H₂MO_n+1

Un oxyde covalent (SO₃, N₂O₅, …) par réaction avec l'eau donne un acide fortement oxygéné (H₂SO₄, HNO₃, ...) on dit que cet oxyde est un anhydride d'acide .

Les oxydes amphotères sont les oxydes aux propriétés intermédiaires, avec une ionicité comprise entre environ 40% et 60%, en général insolubles à pH = 7 mais solubles en :
      - milieu acide pour former des cations solvatés, par exemple Al donne            Al₂O₃ + 6 H⁺ → 2 Al³⁺ + H₂O
      - milieu basique pour donner des anions oxygénés, par exemple Al donne     Al₂O₃ + 2 OH^- → 2 AlO₂^- + H₂O

d- la taille des ions

Le rayon ionique d'un élément dépend de sa charge (R_Fe2+ > R_Fe3+, R_Cu+ > R_Cu2+, ...).
Si l’on considère les ions les plus courants, on constate que, globalement :

• les ions négatifs sont plus grands que les ions positifs
• pour une famille donnée (alcalins) du Li⁺ au Cs⁺ ou (halogènes) du F^- au I^- les rayons augmentent
• pour une période donnée (3^ème) du Na⁺ au Si⁴⁺, la taille des ions iso-électroniques (même nombre d'électrons) diminue en même
temps que leur charge augmente

Plusieurs types de rayons ioniques, selon Pauling qui prend comme référence O^2- = 140 pm et Shannon et Prewitt qui proposent des valeurs qui semblent le mieux correspondre à la taille réelle des ions dans les cristaux et qui prennent en compte la coordinance des ions.
Il en résulte, entre les deux échelles, une taille d'environ 14 pm plus petite pour les ions négatifs et de 14 pm plus grande pour les ions positifs, mais l'apport important a été de proposer des rayons en fonction de la coordinance.

Les plus utilisés en chimie sont ceux de Pauling mais ceux de Shannon et Prewitt sont utilisés en cristallographie (voir "iutenligne"  la ressource Chimie du solide et matériaux)

Pensez à revenir à la page "Connaissances et compétences" pour vérifier vos acquisitions.