Pour comprendre la notion d’ions, il est nécessaire d’avoir assimiler correctement dans les cours précédents le dénombrement des particules qui composent l’atome (électrons, protons et neutrons ) et la règle de l’électroneutralité de la matière.

Un ion est un atome qui a gagné ou qui a perdu un ou des électrons

Perte d’électrons

Ions positifs ( cations)

Ions négatifs (anions)

Cette définition pose déjà un problème pour les élèves dans la mesure ou les notions d’atome, d'éléments et d’ion sont intimement mélangées. Pourquoi avoir des ions alors que les atomes sont suffisamment utiles. En fait, il serait préférable de dire que l’ion est un atome spécial et qu’un même élément peut se trouver soit sous forme d’atome, soit sous forme d’ion (affirmation facilement mise en évidence avec les métaux dont la forme atomique est totalement différente de la forme ionique).

D’autre part, comment savoir si un atome va gagner ou va perdre des électrons ? Et pourquoi pas des protons ? Si ce sont des électrons, comment en déterminer le nombre ?

II . COMMENT UN ATOME DEVIENT UN ION

Pour répondre à cette question, il semble nécessaire de rappeler ou de préciser quelques points essentiels :

• Un atome est électriquement neutre ( le nombre de protons + est égal au nombre des électrons -)
• La chimie et les réactions chimiques ne mettent en jeu que les électrons ( modifier le nombre de protons ou de neutrons du noyau relève de la physique nucléaire et des réactions nucléaires).
• Chaque atome a la possibilité soit de vider, soit de remplir totalement sa dernière couche ( Règle de l’octet) mais dans un soucis d’économie on prendra la solution du plus petit nombre d’électrons.

• Attention cette méthode ne fonctionnent qu’avec les éléments dont le numéro atomique est inférieure à 40 et il ne faut pas tenir compte des éléments de transition.
• Immanquablement le problème du carbone va être poser par les élèves puisque l’atome de carbone peut soit gagner 4 électrons, soit perdre 4 électrons ce qui voudrait dire que le carbone peut être soit positif, soit négatif. En fait il ne donne pas d’ion au sens réel de la définition.

En prenant des éléments dans une même colonne de la classification (comme Na et K ou O et S), on montre que les atomes d’une même colonne donnent des ions de même charge et risquent donc de présenter les mêmes propriétés chimiques.

Il existe une relation entre les propriétés chimiques et la place des éléments dans la classification périodique des éléments : en effet, les éléments placés dans une même colonne ont des propriétés chimiques voisines. Mais surtout, les éléments disposés dans une même colonne ont le même nombre d’électrons sur leur niveau externe.

En laissant de coté les éléments de transition, on peut observer, à partir de certaines classifications, la relation entre le numéro de la colonne et le nombre d’électrons sur le dernier niveau de remplissage comme l’indique le tableau suivant :

En ce qui concerne les éléments de transitions dans lesquels on retrouve les métaux qui ont une si grande importance dans les réactions d’oxydoréduction, on verra dans un article ultérieur qu’il est possible de déterminer la charge de ces éléments à l’état ionique grâce aux anions qui les accompagnent. Cette remarque est valable aussi pour les ions complexes multiatomiques.

Au fait pourquoi cations pour les ions positifs et pourquoi anions pour les ions négatifs ?