Multivalence d'éléments chimiques : pourquoi?

[invitef1d0ad93]

Bonjour!

Comment explique-t-on la multivalence de certains éléments chimiques (p ex, Fe (II) et Fe (III)) ?

Est-ce dû à une différence de distribution des électrons dans les orbitales, et donc à un nombre différent d'électrons sur la couche de valence? (puisque le nombre de protons, donc d'électrons n'est pas censé changer pour garder la neutralité électrique)
Dans ce cas, comme pour les isotopes, y a-t-il des composés plus stables que d'autres?

Ou alors, ce serait lié aux conditions ambiantes (pression, température, ...), à l'"histoire" de l'atome, ...?

Merci pour vos explications!
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[invite0bdaef08]

salut blub
Le Fe(II) et le Fe(III) sont des ions Fe2+ et Fe3+ l'élément chimique est le meme c'est son degré d'oxydation qui change. Ils ne sont pas neutre éléctriquement,ils sont associé à d'autres éléments (contre ions) qui assurent la neutralités. La stabilité d'un ion dépend essentielement du milieu dans lequel il se trouve, le Fer se trouve sous la forme Fe(II) ou Fe(III) selon si le mileu (l'entourage) est réducteur ou oxydant.

[invite088c2894]

Néanmoins certains éléments comme le phosphore ou le soufre peuvent être je prends l'exemple du phosphore pentavalent PCl5 par exemple. Ceci est du à ce qu on appelle la promotion de valence. C'est une autre répartition des électrons dans les couches de valences.

En ce qui concerne les métaux de transition comme le fer ou autre. Le nombre de ligands qu'ils peuvent accepter est dépendant du remplissage de leurs orbitales d. Il faut résonner sur la géométrie des complexes et le remplissage de ces orbitales pour trouver quel complexe est le plus stable.

En vrac le cuivre est presque toujours octaédrique (6 ligands) dans l'eau, le platine plan carré (4 ligand) ... Cela dépend également des ligands car un simple changement de spin suffit à changer la géométrie de ces complexes ... bref c'est difficile de faire de l'inorga en 2 mots^^

[invitea85ccf09]

Cela dépend également des ligands car un simple changement de spin suffit à changer la géométrie de ces complexes ... bref c'est difficile de faire de l'inorga en 2 mots^^

C'est pas plutot le changement de géométrie qui induit le changement de spin ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite088c2894]

non c'est le spin qui impose la géométrie ^^. Si tu as des ligands haut spin ou bas spin cela peut te changer la géométrie

[moco]

Pour revenir à la question initiale posée par Blub, il faut tout de même reconnaître que l'existence de tous ces degrés d'oxydation est une réalité expérimentale qu'on n'arrive pas à expliquer dans le cas des éléments de transition.
Personne n'est en mesure d'expliquer pourquoi le fer peut avoir les degrés d'oxydation +2 et +3, ou pourquoi l'élément qui le précède, donc le manganèse, peut avoir les degrés d'oxydation +2, +3, +4, +5, +6 et +7.
Personne ne le sait.
On peut bien sûr expliquer la forme des complexes, leur couleur, leurs propriétés magnétiques, en faisant des orbitales hybrides, ou en utilisant la théorie du champ ligand, ou d'autres théories.
Mais je le répète, le fait que le fer peut avoir les degrés d'oxydation +2 et +3 et seulement ceux-là, est expérimental. On ne peut pas le prévoir, ou l'expliquer.

[invitea85ccf09]

non c'est le spin qui impose la géométrie ^^. Si tu as des ligands haut spin ou bas spin cela peut te changer la géométrie

Des ligands haut spin ou bas spin ? C'est le métal qui a un spin haut ou bas en fonction de l'éclatement de ses orbitales d et donc de leur remplissage.
Un ligand peut tenter d'avoir une influence sur le spin d'un métal par son influence sur l'énergie de séparation du champ de ligand (le d₀ ou d_t), mais surement pas posséder un spin (on parle alors de ligand haut champ pour ceux augmentant d₀ et donc favorisant les complexes a bas spin, et inversement de ligands bas champ pour ceux favorisant les spin élevés).

C'est la géométrie qui influence également le spin car la géométrie va avoir une influence sur la levée de dégenerescence des orbitales d (les orbitales d ne vont pas subir un éclatement identique selon que le complexe soit tetraedrique ou octaedrique, donc leur remplissage sera différent, donc le spin du métal sera différent vu qu'il dépend directement de la répartition des électrons).

[invite088c2894]

c'est un abus de langage ... Les ligands champs faibles imposent au métal un haut spin. Les ligands champs forts imposent un bas spin pour le métal : cette règle n'est vraie que pour les éléments de la première période ... Les autres sont bas spin pour moi a mon niveau (mais tu as l'air plus calé^^)