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Un atome est l'une des plus petites particules d'un élément donné qui possède ses propriétés. Il se compose d'un noyau, qui a des protons et des neutrons, ainsi que d'un nuage d'électrons qui orbitent autour du noyau à différents niveaux d'énergie, ou orbitales. Un atome neutre a le même nombre de protons et d'électrons. Cependant, les atomes ont tendance à être plus stables avec 8 électrons dans leur orbite la plus externe. Ils peuvent gagner ou perdre des électrons pour remplir cette orbite jusqu'à ce qu'ils atteignent cette quantité. L'atome devient un ion avec une charge positive ou négative selon qu'il a gagné ou perdu des électrons.
Ion positif
Lorsqu'un atome perd un ou plusieurs électrons, il perd une charge négative. Cela peut se produire lorsqu'un atome s'approche d'un autre qui a six ou sept électrons dans son orbitale la plus externe. Parce que son noyau est situé au centre de l'atome et que les protons y sont piégés, il conserve toutes les charges positives. La perte d'un électron se traduit par un ion avec une charge positive 1+, la perte de deux électrons entraîne une charge ionique 2+, et ainsi de suite. Par exemple, lorsqu'un atome de sodium avec 11 protons perd un électron, n'en laissant que 10, une charge positive plus élevée reste. Les ions positifs sont appelés cations et peuvent facilement être associés à des ions négatifs, se dissolvant dans une solution aqueuse.
Ion négatif
Lorsqu'un atome gagne un ou plusieurs électrons, il acquiert une charge négative. Cela se produit lorsqu'un atome s'approche d'un autre qui a un ou deux électrons dans son orbitale la plus externe. Le noyau est situé au centre de l'atome et a tous ses protons. Les électrons supplémentaires produisent un ion avec une charge électrique négative, avec la quantité de charge égale à la quantité d'électrons reçus. Gagner 1 électron donne un ion avec une charge négative 1-, gagner deux génère un ion de charge 2-, et ainsi de suite. Par exemple, lorsqu'un atome de chlore (Cl) avec 17 protons gagne 1 électron, il obtient 18 électrons. L'électron supplémentaire ajoute une charge négative à l'ion. Les ions négatifs sont appelés anions, et ils peuvent facilement se rapporter aux ions positifs, se dissolvant dans une solution aqueuse.
Énergie
Lorsqu'un atome se transforme en ion, le nombre d'électrons n'est pas la seule chose qui change. L'énergie de l'atome change également. Il est nécessaire de retirer un électron de son orbitale. Cette énergie est connue sous le nom d'énergie d'ionisation. En général, moins il y a d'électrons dans l'orbitale la plus externe, moins il faudra d'énergie d'ionisation pour éliminer certains électrons de l'atome. Par exemple, le sodium (Na) n'a qu'un seul électron dans son orbitale la plus externe, il ne faut donc pas beaucoup d'énergie pour l'éliminer. Cependant, le néon a 8 électrons dans son orbitale la plus externe, ce qui est la configuration idéale pour tout atome. Par conséquent, il faudra une quantité extrême d'énergie pour transformer cet atome en ion.
Solides et solutions
Lorsque les ions se réunissent pour devenir un composé solide, ils sont piégés par les forces électromagnétiques entre les ions. Contrairement aux liaisons covalentes, où deux atomes partagent 2 électrons ou plus pour atteindre 8 dans leur orbitale la plus externe, dans ces liaisons ioniques, les électrons sont affectés à un autre atome. Les ions se trouvent généralement dans des solutions aqueuses. C'est parce qu'ils peuvent se déplacer librement autour des molécules d'eau. Un exemple de cela se produit lorsque le sel de table (chlorure de sodium NaCl) se dissout rapidement dans l'eau.
