Liaisons covalentes

Aperçu

Lorsque deux atomes partagent des électrons pour remplir leurs couches de valence, ils créent une liaison covalente. L’électronégativité d’un atome — la force avec laquelle les électrons communs sont tirés vers un atome — détermine la façon dont les électrons sont partagés. Les molécules formées avec des liaisons covalentes peuvent être polaires ou apolaires. Les atomes qui ont des électronégativités semblables forment des liaisons covalentes non polarisées ; les électrons sont partagés de la même manière. Les atomes qui ont des électronégativités différentes partagent des électrons de manière inégale, créant des liaisons polarisées.

Une liaison covalente est formée par deux électrons partagés

Le nombre de liaisons covalentes qu’un atome peut former est dicté par le nombre d’électrons de valence qu’il possède. L’oxygène, par exemple, a six des huit électrons de valence possibles, ce qui signifie que chaque atome d’oxygène a besoin de deux électrons de plus pour devenir stable. L’oxygène peut former des liaisons simples avec deux autres atomes, comme il le fait lorsqu’il forme de l’eau avec deux atomes d’hydrogène (formule chimique H₂O). L’oxygène peut également former une double liaison avec un seul autre atome qui a également besoin de deux électrons de plus pour compléter son octet (par exemple, un autre atome d’oxygène). Le carbone a quatre électrons de valence et peut donc former quatre liaisons covalentes, comme il le fait dans le méthane (CH₄).

Lorsqu’une liaison covalente est établie, les deux atomes partagent un doublet d’électrons dans une orbitale hybride dont la forme diffère de celle d’une orbitale normale. Les électrons participant à la liaison orbitent donc sur une trajectoire modifiée autour des noyaux des deux atomes. Les liaison covalentes sont solides et, une fois formées, ne peuvent pas être rompues par des forces physiques.

L’électronégativité détermine si une molécule est polaire ou apolaire

L’électronégativité est la tendance d’un atome à attirer les électrons dans une liaison. L’atome le plus électronégatif est le fluor. En commençant par le fluor dans le coin supérieur droit du tableau périodique (en omettant les gaz nobles dans la colonne la plus à droite), l’électronégativité des atomes a tendance à diminuer lorsqu’on se déplace en diagonale vers la gauche et vers le bas du tableau périodique, de sorte que les atomes qui ont les électronégativités les plus faibles sont dans le coin inférieur gauche (par exemple, le francium, ou Fr). Si les atomes ont des électronégativités extrêmement différentes, ils formeront probablement des ions au lieu de liaisons covalentes. Cependant, pour les atomes qui forment des liaisons covalentes les uns avec les autres, les valeurs de leur électronégativité déterminent si la liaison sera polarisée ou non polarisée.

Une liaison non polarisée est une liaison dans laquelle les électrons sont partagés de façon égale, et il n’y a aucune charge à travers la molécule. Une liaison polarisée, en revanche, se produit lorsqu’un atome est plus électronégatif qu’un autre et tire les électrons vers lui. Les liaisons polarisées ont une charge partielle négative d’un côté et une charge partielle positive de l’autre, ce qui est important parce que cela amène les molécules polaires à se comporter différemment des molécules apolaires.

Les molécules polaires sont hydrophiles parce que leurs charges partielles les attirent vers d’autres molécules chargées, ce qui signifie également qu’elles sont solubles dans l’eau. On dit que les molécules apolaires, celles qui contiennent de longues portions d’hydrocarbures, comme les graisses, sont hydrophobes. Contrairement aux molécules polaires, les molécules apolaires ne se dissolvent pas dans l’eau. Les cellules sont souvent entourées de liquide et elles ont des cytoplasmes qui contiennent de l’eau. Ainsi, la façon dont une molécule interagit avec l’eau et avec d’autres molécules chargées a un impact sur la façon dont elle est transportée et utilisée par les cellules.