Pourquoi Cr 6+ est-il plus stable que Cr+ ?

[invitea178b2df]

Bonjour à tous !

Petite question de chimie. Voilà, en cours, on a donné la structure électronique du Cr (4s1 3d5), puis on a cherché celles des ions formés. Et nous voilà cherchant gaiement celle de Cr+ (4s0 3d5), Cr2+ (4s0 3d4), Cr3+, etc (ce qui n'est en soi pas très compliqué puisqu'il suffit d'arracher un ion dans la couche électronique la plus haute, puis un deuxième, puis un troisième), jusqu'à Cr6+ (3p6 4s0 3d0).

Et de là, le prof nous explique que l'ion formé le plus stable est Cr6+, qui est plus stable que Cr+ car ''Il faut plus d'énergie pour arracher six électrons que pour en arracher un seul''.

Alors d'accord, mais dans ce cas, pourquoi est-ce que ce n'est pas Cr7+ qui est le plus stable ? ou Cr12+ ? Voilà, comment savait-on qu'il fallait s'arrêter à Cr6+, et pourquoi n'est-ce pas Cr+ qui est le plus stable, lui dont la couche 3d est à moitié remplie ?

D'autant plus que l'on avait fait l'exercice pour Cu juste avant, et que l'on s'était arrêté à Cu2+ (4s0 3d9) pour dire que Cu+ (4s0 3d10) était plus stable. Pourquoi n'est-ce pas Cu11+ (3p6 4s0 3d0), par analogie avec Cr6+ ?

Si quelqu'un pouvait m'expliquer…

Merci d'avance, et bonne journée !
Prenez soin de vous.
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[Resartus]

L'explication par "il faut plus d'énergie pour 6 électrons que pour 1" est complétement fausse : plus il faut d'énergie pour l'obtenir, plus l'ion est instable au contraire.
Ce qui compte pour la stabilité, c'est de savoir que les gaz nobles Helium, Neon, Argon, krypton, ont une structure électronique particulièrement stable. Un ion métallique qui aura perdu assez d'électrons pour y ressembler sera donc relativement stable aussi. Par exemple, le sodium n'a besoin que de 5ev environ pour perdre son premier électron, mais presque dix fois pour perdre le suivant.
Mais cette stabilité est quand même à relativiser, car l'énergie électrostatique augmente rapidement avec la charge de l'ion. Si on regarde les énergies d'ionisation successives du chrome par exemple, on voit que cette énergie est de l'ordre de 6,7 ev pour le premier électron, et augmente progressivement jusqu'à 21 ev pour le sixième. Il est donc plus difficile d'ioniser un atome de chrome de 5 à 6 par exemple que de 0 à 1
Ensuite le 7ème couterait près de 70 eV! On retrouve la stabilité du gaz rare...

Dans un solvant comme l'eau, les ions se retrouvent entourés de molécules du solvant qui vont écranter les effets électrostatiques. La facilité d'obtention des ions est alors donnée par leur potentiel RedOx. Il devient un peu plus compliqué de faire des comparaisons mais on peut quand même considérer, contrairement à ce qu'on vous a dit, que les ions où le chrome est au degré VI (bichromate par exemple), qui sont de puissants oxydants, seront quand même MOINS stables que les degrés II ou III

[Patzewiz]

Bonjour,

Comme indiqué par Resartus, la stabilité de l'ion Cr⁶⁺ par rapport à Cr⁺ ne peut en aucun cas s'expliquer par l'énergie d'ionisation qui est plus élevée pour le premier que pour le second. De façon générale, un cation monoatomique isolé est toujours moins stable que l'atome neutre dont il est issu.
La stabilité doit toujours s'évaluer en tenant compte du milieu dans lequel se trouve l'ion. Dans les solides ioniques, les fortes charges donnent des énergies réticulaires plus élevées que les charges faibles (formules de Born-Landé ou de Born-Mayer). L'état le plus stable résulte de la compétition entre le gain d'énergie que traduit l'énergie réticulaire et la perte d'énergie nécessaire à l'ionisation des atomes qui compose le solide.
Un exercice classique permet ainsi de montrer qu'un solide tel que MgO ou CaO est formé d'ions divalents plutôt que d'ions monovalents ou trivalents.