La
valence
d'un
element chimique
est le nombre maximal de
liaisons
covalentes ou ioniques qu'il peut former en fonction de sa
configuration electronique
. Dans une
molecule
ou un
ion
, la valence d'un
atome
est le nombre de
liaisons covalentes
que cet atome a formees. Dans un
ion monoatomique
, sa valence est sa charge, on parle alors d'electrovalence. Un element
univalent
est ainsi un element qui formera des molecules en formant une seule liaison covalente ou des ions monocharges ;
a contrario
, les elements bivalents, trivalents ou tetravalents s'associeront avec respectivement deux, trois ou quatre atomes d'un element
univalent
pour former des molecules, comme dans le
methane
(CH
4
) ou le
carbone
, a valence quadruple, est lie a quatre
atomes d'hydrogene
.
La
couche de valence
est la
derniere
couche electronique (ou couche exterieure) d'un atome et la ou les sous-couches en cours de remplissage.
Nomenclature et repartition des valences des elements
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Le
tableau periodique des elements
, directement lie a leur
configuration electronique
, indique la valence unique ou principale des differents elements, mais de nombreux elements peuvent presenter d'autres valences que celle indiquee par le tableau.
- valence 0 : He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ;
- valence
I
(element
univalent
ou
monovalent
) : H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Cu, Ag, Au, F, Cl, Br, I ;
- valence
II
(element
bivalent
ou
divalent
) : Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd, Pt, Hg,
Sn
, Pb, O, Se, Te, C ;
- valence
III
(element
trivalent
) : B, Al, Au, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cl, Br, I, Ga, In, Tl,
N
, P, As, Sb, Bi, Po ;
- valence
IV
(element
tetravalent
) : C, Si, Ge, Sn, Pb, S, Se, Te, Pt, Ir, Mn ;
- valence
V
(element
pentavalent
) : Bi, Sb, As, I, Br, Cl, P ;
- valence
VI
(element
hexavalent
) : Te, Se, S, Mn, Cr ;
- valence
VII
(element
heptavalent
) : Mn, Cl, Br, I.
Un atome augmente sa stabilite lorsque sa couche d'
electrons
exterieure (
couche de valence
) est complete, c'est-a-dire qu'elle contient le nombre maximum d'electrons qu'elle peut contenir. Pour cela, il peut s'associer dans des liaisons avec d'autres atomes, soit en cedant soit en acquerant des electrons ; s'il en cede c'est pour que la couche externe soit la couche inferieure toujours complete. (Voir aussi la
regle de l'octet
.)
Exemples elementaires :
- les
gaz nobles
(
He
,
Ne
,
Ar
,
Kr
,
Xe
,
Rn
), ont une couche de valence naturellement complete, et ne s'unissent donc pas a d'autres atomes : leur valence est 0. Pour cette raison, on les trouve dans la nature sous la forme de
gaz monoatomiques
;
- un
atome d'hydrogene
H
ne peut former qu'une seule liaison avec un autre atome quel qu'il soit. Sa valence est donc 1, c'est un element
univalent
ou
monovalent
. Ainsi, dans la molecule de
dihydrogene
H
2
, deux atomes H sont lies par une
liaison covalente
;
- l'atome d'
oxygene
O
a la capacite de s'associer a deux atomes, sa valence est donc 2 : c'est un element
bivalent
ou
divalent
. Dans la
molecule d'eau
,
H
2
O
, l'atome d'oxygene forme deux liaisons covalentes, une avec chaque atome d'
hydrogene
. Chacun de ces derniers, conformement a leur monovalence, ne forme qu'une liaison ;
- un atome de
carbone
C
est
tetravalent
, et peut former jusqu'a quatre liaisons. Ainsi dans la molecule de
methane
CH
4
, le carbone
porte
quatre atomes d'hydrogene.
Dans le cadre d'une
molecule
, la valence d'un
atome
est par definition le nombre de liaisons que cet atome a forme. Par exemple, bien que la valence du carbone, en tant qu'element, soit 4, dans le cas d'un
carbene
(R
2
C:), la valence du carbone est de 2.
Plusieurs elements existent dans des
degres d'oxydation
differents. Dans le cas des elements
non-metalliques
, les etats d'oxydation sont lies a la valence. Ainsi, le
phosphore
possede les etats d'
oxydation +
III
et +
V
(il peut mettre en jeu trois ou cinq electrons dans des
liaisons covalentes polarisees
). D'une facon analogue, on parle de phosphore pentavalent (cinq liaisons) et de phosphore trivalent (trois liaisons).
Cas des liaisons multiples
Une liaison peut etre
double
,
triple
ou
quadruple
. Par exemple dans le cas du
dioxyde de carbone
,
CO
2
, chacun des deux atomes d'oxygene forme une
double
liaison covalente avec le carbone central. La
formule
de la molecule est : O=C=O. Dans cette derniere, le carbone est tetravalent (deux liaisons doubles) et l'oxygene divalent (une liaison double).