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Quelle est la force qui assure le maintien des structures ioniques ? (A) la gravité, (B) le magnétisme, (C) l’attraction électrostatique, (D) les liaisons covalentes, ou (E) les liaisons métalliques.
Cette question concerne les structures ioniques et les liaisons ioniques, qui se forment entre des ions portant des charges opposées. La formation de ces structures peut résulter d’un transfert d’électrons entre les atomes. Les atomes peuvent perdre ou gagner des électrons. Ce comportement peut souvent être expliqué par la règle empirique de l’octet, qui indique qu’un atome aura tendance à réagir pour avoir une couche de valence avec huit électrons. Lorsque des atomes perdent un électron, des ions chargés positivement se forment, appelés cations. Et lorsque les atomes gagnent des électrons, des ions chargés négativement se forment, qui sont appelés des anions.
Les ions chargés peuvent être représentés par des crochets, en indiquant la charge de l’ion à l’extérieur des crochets. Ces ions portant des charges opposées sont attirés les uns par les autres. Finalement, de plus en plus d’ions sont maintenus ensemble par cette attraction existant dans toutes les directions, formant une structure qui s’appelle un réseau ionique, une structure tridimensionnelle géante composée d’ions portant des charges opposées.
Avec ces informations en tête, regardons les réponses qui nous sont proposées. Réponse (A) la gravité est une force s’exerçant sans contact qui tire tous les objets les uns vers les autres et directement liée à leur masse. On peut citer par exemple la gravité qui maintient les corps célestes en orbite les uns autour des autres, comme la Lune en orbite autour de notre planète Terre grâce à la force gravitationnelle de la Terre. Puisque tous les objets avec une masse ont une gravité, les ions des structures ioniques exercent une très petite force gravitationnelle les uns sur les autres. Cependant, ce n’est pas cette force qui explique le maintien des structures ioniques. Nous pouvons éliminer la réponse (A).
La réponse (B) est le magnétisme, qui est la force sans contact causée par les champs magnétiques. C’est la force qui tire les pôles opposés des aimants les uns vers autres alors que les pôles de même signe se repoussent. Alors qu’on observe une attraction dans les structures ioniques, elle se produit entre des particules portant des charges opposées et n’est pas due à des champs magnétiques. On peut également éliminer la réponse (B).
La réponse (C) l’attraction électrostatique est la force d’attraction qui se produit entre les charges positives et négatives. Ce type d’attraction décrit exactement ce qui se passe dans les structures ioniques où les ions chargés positivement et les ions chargés négativement sont maintenus ensemble par une forte attraction qui apparaît entre eux et dans toutes les directions. La réponse (C) l’attraction électrostatique décrit correctement la force qui assure le maintien des structures ioniques. Excluons tout de même les réponses (D) et (E) pour en être sûrs.
Les liaisons covalentes proposées dans la réponse (D) se produisent lorsque deux atomes non métalliques partagent une ou plusieurs paires d’électrons. Comme il n’y a pas d’ions impliqués dans les liaisons covalentes, il n’y a pas de particules avec des charges opposées qui forment des liaisons ioniques et donc pas non plus de structures ioniques. En fait, les liaisons covalentes forment plutôt des structures telles que des molécules. On peut éliminer la réponse (D).
Enfin, les liaisons métalliques de la réponse (E) se produisent en raison de la forte attraction électrostatique qui existe entre les cations métalliques chargés positivement et les électrons délocalisés. Bien que cette interaction concerne l’attraction de particules portant des charges opposées et la formation d’une structure en réseau, ce réseau est composé de cations métalliques et d’électrons délocalisés, pas d’ions avec des charges opposées comme on s’y attend pour une structure ionique. On peut éliminer la réponse (E).
Ainsi, nous avons confirmé que les structures ioniques se maintiennent grâce à la force électrostatique, réponse (C).
