Electronégativité et nombre d’oxydation

L’électronégativité est la tendance d’un atome/molécule à attirer les électrons ; le nombre d’oxydation est un indicateur de son environnement de liaison.

Electronégativité

L’électronégativité est une propriété qui décrit la tendance d’un atome à attirer des électrons (ou densité électronique) vers lui-même. L’électronégativité d’un atome est affectée à la fois par son numéro atomique et par la taille de l’atome. Plus son électronégativité est élevée, plus un élément attire les électrons. L’opposé de l’électronégativité est l’électropositivité, qui est une mesure de la capacité d’un élément à donner des électrons.

L’électronégativité n’est pas directement mesurée, mais est plutôt calculée sur la base de mesures expérimentales d’autres propriétés atomiques ou moléculaires. Plusieurs méthodes de calcul ont été proposées, et bien qu’il puisse y avoir de petites différences dans les valeurs numériques de l’électronégativité calculée, toutes les méthodes montrent la même tendance périodique parmi les éléments.

L’électronégativité, telle qu’elle est habituellement calculée, n’est pas strictement une propriété d’un atome, mais plutôt une propriété d’un atome dans une molécule. Les propriétés d’un atome libre comprennent l’énergie d’ionisation et l’affinité électronique. On s’attend à ce que l’électronégativité d’un élément varie en fonction de son environnement chimique, mais elle est généralement considérée comme une propriété transférable, c’est-à-dire que des valeurs similaires seront valables dans une variété de situations.

Au niveau le plus élémentaire, l’électronégativité est déterminée par des facteurs tels que la charge nucléaire et le nombre/l’emplacement des autres électrons présents dans les coquilles atomiques. La charge nucléaire est importante, car plus un atome possède de protons, plus il exerce une « attraction » sur les électrons négatifs. L’endroit où se trouvent les électrons dans l’espace est un facteur contributif, car plus un atome possède d’électrons, plus les électrons de valence seront éloignés du noyau et, par conséquent, ils subiront une charge positive moindre ; ceci est dû à leur distance accrue du noyau et au fait que les autres électrons dans les orbitales centrales de plus faible énergie agiront pour protéger les électrons de valence du noyau chargé positivement.

La méthode de calcul de l’électronégativité la plus couramment utilisée a été proposée par Linus Pauling. Cette méthode donne une quantité sans dimension, communément appelée échelle de Pauling, avec une plage de 0,7 à 4. Si l’on regarde le tableau périodique sans les gaz inertes, l’électronégativité est la plus grande en haut à droite et la plus faible en bas à gauche.

Electronégativité des éléments : L’électronégativité est la plus élevée en haut à droite du tableau et la plus faible en bas à gauche.

Hence, le fluor (F) est le plus électronégatif des éléments, tandis que le francium (Fr) est le moins électronégatif.

Nombres d’oxydation

Il est courant de considérer qu’une seule valeur d’électronégativité est valable pour la plupart des situations de liaison dans lesquelles un atome donné peut se trouver. Bien que cette approche ait l’avantage de la simplicité, il est clair que l’électronégativité d’un élément n’est pas une propriété atomique invariable ; on peut plutôt penser qu’elle dépend d’une quantité appelée  » le nombre d’oxydation  » de l’élément.

Une façon de caractériser les atomes dans une molécule et de garder la trace des électrons est d’attribuer des nombres d’oxydation. Le nombre d’oxydation est la charge électrique qu’un atome aurait si les électrons de liaison étaient attribués exclusivement à l’atome le plus électronégatif, et il peut identifier quel atome est oxydé et quel atome est réduit dans un processus chimique. Six règles peuvent être utilisées lors de l’attribution des nombres d’oxydation :

1. Le nombre d’oxydation d’un élément dans son état naturel (c’est-à-dire tel qu’on le trouve dans la nature) est de zéro. Par exemple, l’hydrogène dans H2, l’oxygène dans O2, l’azote dans N2, le carbone dans le diamant, etc. ont des nombres d’oxydation de zéro.
2. Dans les composés ioniques, la charge ionique d’un atome est son nombre d’oxydation.
3. La somme des nombres d’oxydation de tous les atomes dans un ion ou une molécule est égale à sa charge nette.
4. Dans les composés avec des non-métaux, le nombre d’oxydation de l’hydrogène est +1. Cependant, lorsque l’hydrogène est lié à un métal, son nombre d’oxydation se réduit à -1 car le métal est un élément plus électropositif, ou moins électronégatif.
5. L’oxygène se voit attribuer un nombre d’oxydation de -2 dans la plupart des composés. Cependant, il existe certaines exceptions. Dans les peroxydes (O22-), comme le peroxyde d’hydrogène (H2O2), le nombre d’oxydation de l’oxygène est de -1. Dans le difluorure d’oxygène (OF2), le nombre d’oxydation de l’oxygène est +2, tandis que dans le difluorure de dioxygène (O2F2), l’oxygène se voit attribuer un nombre d’oxydation de +1 car le fluor est l’élément le plus électronégatif dans ces composés, il se voit donc attribuer un nombre d’oxydation de -1.
6. L’atome ayant une électronégativité plus élevée, typiquement un élément non métallique, se voit attribuer un nombre d’oxydation négatif, tandis que l’autre atome, qui est souvent mais pas nécessairement un élément métallique, se voit attribuer un nombre d’oxydation positif.