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Une liaison chimique est le phénomène physique et l’interaction de substances chimiques qui sont maintenues ensemble par l’attraction des atomes entre eux.

Cette association d’atomes aide à la formation de molécules, d’ions, de cristaux, etc. via le partage, ainsi que l’échange, d’électrons -ou forces électrostatiques.

Il existe différents types de liaisons chimiques, notamment les liaisons covalentes, les liaisons ioniques, les liaisons métalliques, les liaisons hydrogène, etc. Les liaisons covalentes et ioniques sont les principaux cas de liaisons chimiques.

Liaisons covalentes

On appelle aussi liaison moléculaire, le partage mutuel d’une ou plusieurs paires d’électrons entre deux atomes. Ces paires d’électrons qui participent à la liaison sont connues sous le nom de paires partagées ou paires de liaison, et les électrons partagés situés dans l’espace entre les deux noyaux sont appelés électrons de liaison et l’équilibre stable des forces attractives et répulsives entre les atomes lorsqu’ils partagent des électrons, est connu sous le nom de liaison covalente.

La nature de l’interaction entre les atomes dépend de leur électronégativité relative (la capacité d’un atome à attirer l’atome ou la paire de liaison). Lorsque la différence entre les électronégativités de deux atomes est trop faible pour qu’un transfert d’électrons se produise pour former des ions, une liaison covalente se forme. Ces atomes ont une énergie d’ionisation très élevée.

Les atomes partagent leurs électrons pour obtenir la configuration octuple dans leur coquille de valence. Elle contient normalement une énergie d’environ ~80 kilocalories par mole (kcal/mol). Les liaisons covalentes se brisent rarement spontanément après sa formation.

Une liaison covalente formée entre les deux non-métaux ou entre deux éléments identiques (ou similaires). Les liaisons covalentes à l’intérieur des molécules sont très fortes et les interactions covalentes sont très directionnelles et dépendent du chevauchement des orbitales.

Propriétés de la liaison covalente

Le composé covalent contient les propriétés suivantes :

• À l’état physique, ils peuvent exister sous forme de solides, de liquides ou de gaz.
• Les molécules de liaison covalente ont des formes définies.
• Ils ne sont pas durs habituellement ils sont mous et cireux par nature. Cela est dû à la présence d’un nuage d’électrons entre chaque couche d’atomes de carbones.
• Elles sont facilement solubles dans les solvants non polaires et insolubles dans les solvants polaires.
• Les composés contenant des liaisons covalentes sont non conducteurs de charge électrique ou ont une très faible conductivité en raison de l’absence d’ions chargés ou d’électrons libres. Mais le graphite est le bon conducteur car là on voit un nuage d’électrons.
• Ils sont de mauvais conducteurs de chaleur. Leurs molécules manquent d’électrons libres et cela entrave le flux d’énergie thermique.
• Ils sont très faibles ou non malléables ou non ductiles. Les petits composés covalents avec des liaisons faibles sont fréquemment mous et malléables
• Les composés covalents ont des points d’ébullition bas. Cela peut être attribué à leur faible force d’attraction entre les différents atomes liés.

Exemples

HCl, H2O, PCl5 etc sont des exemples de liaisons covalentes.

Types de liaisons covalentes

Il existe les types suivants de liaisons covalentes basées sur l’électronégativité qui joue un rôle essentiel dans la détermination des différents types de liaisons covalentes.

1. La liaison covalente polaire
2. La liaison covalente non polaire

La liaison covalente polaire

Elle est formée entre deux atomes non métalliques ayant des électronégativités différentes et partageant leurs électrons (partage inégal des électrons) dans une liaison covalente. Elle est formée entre deux atomes différents.

En elle, une partie de la densité électronique de la paire d’électrons de liaison est plus proche de l’un des noyaux liés, créant des centres atomiques partiellement positifs et négatifs avec l’ampleur du transfert de charge. Cela dépend des électronégativités relatives des deux atomes. Le nuage d’électrons se déplacera vers l’atome qui a une électronégativité élevée.

Ces composés peuvent exister en tant que solides en raison de la plus grande force des interactions et ont des points de fusion et d’ébullition élevés. Ils sont solubles dans les composés polaires comme l’eau.

Exemple : Exemple de liaison polaire-covalente sont:

• Les liaisons entre l’hydrogène et d’autres éléments tels que l’oxygène (H2 O).
• La liaison entre l’hydrogène et d’autres atomes tels que Cl (HCl)et F (HF)

La liaison covalente non polaire

Elle est formée entre deux mêmes atomes ayant les mêmes électronégativités et partageant leurs électrons égaux dans un composé covalent. La différence d’électronégativité est le plus souvent négligeable dans les liaisons covalentes non polaires.

Elles existent sous forme de gaz mais rarement sous forme liquide et sont très douces dans la nature. Ils ont de faibles points d’ébullition et de fusion et sont solubles dans les solvants non polaires.

Exemples:

H2, N2, O2, Cl2 etc. sont des exemples de liaison covalente non polaire

Autres types de liaison covalente

Il existe différents autres types de liaison covalente basés sur le nombre d’électrons partagés appariés.

• La liaison covalente simple
• La liaison covalente double
• La liaison covalente triple

La liaison covalente simple

Dans la liaison covalente simple, une seule paire d’électrons est partagée entre deux atomes. Elle est représentée par un tiret (-). C’est une liaison plus faible par rapport à la double et à la triple liaison. Elle a une densité moindre. C’est la liaison la plus stable

Exemple : La liaison entre l’hydrogène et l’hydrogène (H-H) est un exemple de liaison covalente simple. Un autre exemple de liaison covalente est F2, HCl etc.

La liaison covalente double

Lorsque deux paires d’électrons sont partagées entre les deux atomes, la liaison formée est appelée liaison double. Elle est représentée par un tiret (=). Elle est formée par une liaison Pi et une liaison sigma. C’est une liaison forte par rapport à la liaison simple mais c’est une liaison moins stable.

Exemple : La liaison entre deux atomes d’oxygène (O=O) est un exemple de double liaison covalente. D’autres exemples sont le CO2, le C2H4, l’acétone, l’ozone, etc.

La liaison covalente triple

Dans une liaison covalente triple, trois paires d’électrons sont partagées entre deux atomes. C’est la moins stable des types généraux de liaisons covalentes. Elle est représentée par trois tirets (≡).

Exemple : N≡N est un exemple de liaison covalente triple.

Liens ioniques

Une liaison ionique est aussi appelée liaison covalente électronique, formée par le transfert complet de certains électrons (de l’orbitale la plus externe) d’un atome à un autre. Le transfert d’électrons produit des ions négatifs appelés anions (L’atome gagnant un ou plusieurs électrons) et des ions positifs appelés cations (L’atome perdant un ou plusieurs électrons).

Ces ions s’attirent mutuellement. Ils sont développés par l’attraction électrostatique d’éléments de charges électriques opposées. Ils se forment entre des atomes ayant de grandes différences d’électronégativité. Dans la formation de la liaison ionique, par le gain ou la perte d’électrons des atomes, l’octuor est atteint. Dans cette liaison, les ions sont disposés en un réseau tridimensionnel, ou cristaux et ils se dissocient en ions en solution.

C’est une caractéristique commune des composés inorganiques et des sels de molécules organiques. Les liaisons ioniques dépendent du rayon de l’atome, plus le rayon est grand, plus le composé est susceptible d’avoir une liaison ionique. Elle se forme le plus souvent entre un atome métallique et un atome non métallique.

Propriétés des liaisons ioniques

Il existe les propriétés suivantes de la liaison ionique.

• Elles existent à l’état solide.
• Les liaisons ioniques sont dures en raison de leur nature cristalline et ont également des points de fusion et d’ébullition élevés.
• Ce type de liaison a une énergie de liaison élevée que la liaison métallique.
• Elles sont non malléables et non ductiles.
• Par rapport aux autres liaisons, on considère que ce n’est pas un bon conducteur d’électricité, mais à l’état fondu, il peut conduire l’électricité en raison de la présence d’ions qui agissent comme des porteurs de charge.
• La liaison ionique s’est dissociée en un ion, car ceux-ci sont solubles dans l’eau.
• Cette liaison est considérée comme la liaison la plus forte que les autres et elle est très cassante.

Exemple : Voici quelques exemples de liaisons ioniques

KCl (chlorure de potassium)), CsF (fluorure de césium), BeS (sulfure de béryllium), NaCl (chlorure de sodium) etc.

Liaison métallique

C’est le type de liaison chimique qui maintient les atomes ensemble parmi les métaux et partage les électrons libres parmi le réseau de cations. Comme il s’est produit dans les métaux ou les alliages dit liaison métallique. Elle est différente de la liaison covalente car l’énergie d’ionisation des électrons occupant les orbitales extérieures des éléments métalliques est beaucoup plus faible.

Lorsque l’hybridation est absente l’orbitale s (permettant le chevauchement avec jusqu’à 12 autres orbitales s des atomes environnants) conduit à la formation d’une liaison « métallique » (non directionnelle) alors que l’orbitale d conduit à la formation d’une liaison « covalente » (directionnelle).

Différents facteurs affectent la force d’une liaison métallique, notamment, le nombre total d’électrons délocalisés, la magnitude de la charge positive détenue par le cation métallique, le rayon ionique du cation.

• Exemples : Les alliages sont formés par des liaisons métalliques. Exemple d’alliage : le laiton (Cu et Zn) et l’acier (C et Fe) Les autres exemples de liaison métallique Fer, Cobalt, calcium et magnésium, argent, or etc.

Propriétés des liaisons métalliques

Voici les propriétés des composés contenant des liaisons métalliques

• Les liaisons métalliques sont généralement à l’état solide.
• Elles sont généralement dures dans la nature et n’ont pas de forme définie.
• Si l’on voit sa solubilité dans les solvants non polaires et polaires sont insolubles
• La plupart des métaux sont d’excellents conducteurs électriques car les électrons de la mer électronique sont libres de se déplacer et de porter la charge.
• Les liaisons métalliques sont malléables et ductiles avec des points de fusion et d’ébullition élevés ainsi qu’une faible volatilité.

Principale différence entre la liaison ionique, covalente et métallique

Liaison covalente	Liaison ionique	Liaison métallique
Partage d’électrons entre deux . d’électrons entre deux atomes	Transfert complet d’électrons	Partage d’électrons entre treillis de métaux
Présent parmi les non-métaux	Présent parmi les métaux et les non-métaux	Présent parmi les métaux
Liaison forte que la liaison métallique	Liaison la plus forte	Liaison faible que les autres liaisons
Existent à l’état solide, liquide et gazeux	Sortent à l’état solide	Sortent à l’état solide
La liaison est directionnelle	La liaison est non directionnelle	La liaison est non directionnelle
L’électronégativité des covalents polaires est de 0.5-1,7 et pour le covalent non polaire est ˂ 0,5.	˃ 0,7 est l’électronégativité	Electronégativité non requise.

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