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Un composé ionique est constitué d’un métal M et d’un non-métal X. Les électrons sont illustrés avec des points pour M et X dans les diagrammes ci-dessous. Laquelle des formules moléculaires suivantes est celle du composé ionique ? (A) MX, (B) MX2, (C) MX3, (D) M2X3 ou (E) M2X.
Dans cette question, nous voulons déterminer quelle formule fournie correspond bien au composé de la question. On nous dit que nous avons un composé ionique. Un composé ionique est un composé formé à partir d’ions chargés positivement et négativement, qui sont maintenus ensemble par des forces d’attraction électrostatiques intenses. Les ions chargés positivement s’appellent des cations, et les ions chargés négativement s’appellent des anions. Les forces d’attraction intenses entre les cations et les anions s’appellent des liaisons ioniques. Les ions sont maintenus ensemble dans un réseau ionique tridimensionnel.
Dans cette question, cependant, nous ne nous occupons pas tellement de la structure physique du composé mais nous cherchons plutôt sa formule. On nous donne des diagrammes d’électrons avec des points soit des structures de Lewis pour un métal M et un non-métal X. Lorsqu’un composé ionique se forme à partir d’un métal et d’un non-métal, le métal est transformé en cation et le non-métal en anion. Le métal va donner ses électrons de valence au non-métal.
Les structures de Lewis montrent les électrons de valence. Nous pouvons voir que le métal M a trois électrons de valence disponibles qu’il peut donner au non-métal X. Lorsque le métal perd ses trois électrons de valence, il forme donc M3+. Le nombre maximal d’électrons que chaque atome non métallique pourrait gagner est deux pour que cela donne un octet complet. Ainsi, l’anion que X va former est X2−. La charge nette résultant de la combinaison de ces deux ions est un plus, mais les composés ioniques sont globalement neutres. Donc, M et X ne peuvent pas se combiner suivant un rapport de un pour un.
Nous pouvons réfléchir à ce problème à la façon d’un puzzle. Il manque trois électrons à chaque cation métallique, et chaque anion non métallique a deux électrons supplémentaires. Un moyen de faire en sorte que tous ces trous soient bouchés ou remplis consiste à avoir deux cations métalliques et trois anions non métalliques. Cela nous donne des charges de trois plus, trois plus, deux moins, deux moins, deux moins avec une charge nette ou globale nulle pour le composé ionique. La formule doit donc inclure deux cations métalliques et trois anions non métalliques.
Quelle est la formule moléculaire du composé ionique ? La réponse est (D) M2X3.
