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Chapitre 1 : Proprietes atomiques et moleculaires des elements
1.1 Rayons atomique, metallique, covalent
et ionique
La premiere grandeur a definir est la taille d'un atome, ou d'un ion,
lorsqu'il est engage dans une liaison, dans une molecule ou un solide.
Mais, la taille d'un atome est une notion assez confuse puisqu'il ne peut
avoir une limite, comme une bille. Aussi definit-on plusieurs types de
rayons atomiques selon la nature de la liaison considered (molecule,
solide metallique, covalent ou ionique).
1 Rayon atomique
On peut tout d'abord considerer un atome libre et definir un rayon
atomique comme etant la distance au centre du noyau du maximum de la
densite radiale de 1'orbitale occupee la plus externe. Ces maxima ont ete
calcules par differents auteurs, selon la methode de Hartree-Fock-Slater.
On trouve ainsi 110 pm pour le potassium dont 1'orbitale la plus externe
est 1'orbitale 4s (rayon orbitalaire). Mais, les orbitales monoatomiques des
atonies libres n'ont aucune raison de se retrouver dans les descriptions
de la molecule, et encore moins sous forme liee dans un solide ; 1'atome
peut perdre ou gagner partiellement des electrons et se deformer sous
1'action d'un champ electrique, en particulier celui des entites chargees
qui 1'entourent.
2 Rayon metallique R M
Dans le cas des metaux, on definit un rayon metallique comme
etant la moitie de la distance entre les centres de deux atomes plus
proches voisins, obtenue a partir des parametres de la maille, determines par diffraction des rayons X. Cependant, il convient de remarquer que, dans un metal, la couche electronique la plus externe ne comprend que 1, 2 ou quelquefois 3 oil 4 electrons. Ce sont les electrons de
valence qui sont les moins lies au noyau si bien qu'ils peuvent en etre
arraches facilement. Ils sont alors libres de se deplacer pour former ce
qu'on appelle un gaz d'electrons ou mer de Fermi (cf. chapitre 3).
L'image classique d'un metal, represented sur la figure 1.1, est done
une association de cations (symbolises par les cercles fonces) et d'electrons libres dans le volume restant. Les atomes metalliques restent
schematises par les cercles en blanc sur la figure. Les valeurs des
rayons metalliques obtenues pour differents metaux sont reportees
dans le tableau 1.1. Elles sont relativement elevees, comparees aux
Chapitre 1 : Proprietes atomiques et moleculaires des elements
1.1 Rayons atomique, metallique, covalent
et ionique
La premiere grandeur a definir est la taille d'un atome, ou d'un ion,
lorsqu'il est engage dans une liaison, dans une molecule ou un solide.
Mais, la taille d'un atome est une notion assez confuse puisqu'il ne peut
avoir une limite, comme une bille. Aussi definit-on plusieurs types de
rayons atomiques selon la nature de la liaison considered (molecule,
solide metallique, covalent ou ionique).
1 Rayon atomique
On peut tout d'abord considerer un atome libre et definir un rayon
atomique comme etant la distance au centre du noyau du maximum de la
densite radiale de 1'orbitale occupee la plus externe. Ces maxima ont ete
calcules par differents auteurs, selon la methode de Hartree-Fock-Slater.
On trouve ainsi 110 pm pour le potassium dont 1'orbitale la plus externe
est 1'orbitale 4s (rayon orbitalaire). Mais, les orbitales monoatomiques des
atonies libres n'ont aucune raison de se retrouver dans les descriptions
de la molecule, et encore moins sous forme liee dans un solide ; 1'atome
peut perdre ou gagner partiellement des electrons et se deformer sous
1'action d'un champ electrique, en particulier celui des entites chargees
qui 1'entourent.
2 Rayon metallique R M
Dans le cas des metaux, on definit un rayon metallique comme
etant la moitie de la distance entre les centres de deux atomes plus
proches voisins, obtenue a partir des parametres de la maille, determines par diffraction des rayons X. Cependant, il convient de remarquer que, dans un metal, la couche electronique la plus externe ne comprend que 1, 2 ou quelquefois 3 oil 4 electrons. Ce sont les electrons de
valence qui sont les moins lies au noyau si bien qu'ils peuvent en etre
arraches facilement. Ils sont alors libres de se deplacer pour former ce
qu'on appelle un gaz d'electrons ou mer de Fermi (cf. chapitre 3).
L'image classique d'un metal, represented sur la figure 1.1, est done
une association de cations (symbolises par les cercles fonces) et d'electrons libres dans le volume restant. Les atomes metalliques restent
schematises par les cercles en blanc sur la figure. Les valeurs des
rayons metalliques obtenues pour differents metaux sont reportees
dans le tableau 1.1. Elles sont relativement elevees, comparees aux