Comment calculer un nombre de coordination

Contenu

• Molécules liées par covalence
• Complexes de métaux de transition
• Solides métalliques
• Solides ioniques

Dans la matière solide, les atomes et les molécules forment diverses structures géométriques en fonction de la manière dont ils se combinent.Dans chaque structure, un atome central partage des électrons avec d'autres atomes ou molécules ioniques, et la forme de la structure dépend de la manière dont les électrons sont partagés. Le nombre de coordination de l'atome central est un indicateur du nombre d'atomes ou de molécules qui forment des liaisons avec lui. Il s'agit d'un facteur déterminant de la forme moléculaire et, finalement, des propriétés du solide. Pour les molécules liées par covalence et les complexes de métaux de transition, les chimistes tirent le numéro de coordination de la formule chimique. Ils calculent le nombre de coordination pour les solides métalliques en examinant la structure du réseau.

Molécules liées par covalence

Dans une molécule liée de manière covalente, les chimistes déterminent le nombre de coordination de l'atome central en comptant le nombre d'atomes liés. Par exemple, dans la molécule de méthane, l'atome de carbone central est lié à quatre atomes d'hydrogène, son numéro de coordination est donc 4. Ce nombre peut être facilement déterminé à partir de la formule chimique du méthane: CH₄.

La même relation est valable pour les composés ioniques. Par exemple, le numéro de coordination de la molécule de trioxyde de carbone (CO₃)^2- est 3, et la charge de l'ion est -2.

Complexes de métaux de transition

Les métaux de transition, qui occupent les colonnes 3 à 12 du tableau périodique, forment des complexes avec des groupes d'atomes appelés ligands. La coordination du métal de transition est encore donnée par le nombre d'atomes avec lesquels l'atome central est lié. Par exemple, le numéro de coordination du composé ionique CoCl₂(NH₃)₄⁺ 6, car l'atome de cobalt central se lie à deux atomes de chlore et quatre atomes d'azote. En FeN₄²⁺, le nombre de coordination est 4 parce que c'est le nombre de liaisons formées par l'atome de fer central, même si les atomes d'azote forment un complexe de réseau en se liant les uns aux autres.

Solides métalliques

Dans les solides métalliques, il n'y a pas de lien clair entre les paires d'atomes. Les chimistes déterminent donc la coordination de la structure en choisissant un seul atome et en comptant le nombre d'atomes qui l'entourent immédiatement. Par exemple, un atome faisant partie d'une structure en couches peut avoir trois atomes en dessous, trois en haut et six l'entourant dans la même couche. Le numéro de coordination pour cet atome serait 12.

Les atomes dans un cristal solide se forment souvent eux-mêmes en structures géométriques appelées cellules, et ces cellules se répètent à l'infini pour créer la structure cristalline. Le fait de déchiffrer la forme de la cellule permet de calculer le nombre de coordination, qui est le même pour chaque atome de la structure. Par exemple, une structure cubique a un atome au centre, entouré par un à chaque coin, pour un total de huit; le nombre de coordination est donc 8.

Solides ioniques

Le chlorure de sodium (NaCl) est un exemple de solide ionique, formé par un cation (Na⁺) et un anion (Cl^-). Dans un métal ionique, le numéro de coordination du cation est égal au nombre d'anions se trouvant à proximité. NaCl est une structure cubique et chaque cation de sodium est entouré de quatre ions de chlore dans le même plan, ainsi que d'un ci-dessous et d'un ci-dessus. Le nombre de coordination est donc 6. Pour la même raison, la coordination de chaque anion de chlore est également 6