Les atomes sont les éléments constitutifs de la matière et représentent toutes les structures visibles dans l'univers observable. Les atomes sont constitués d'un noyau chargé positivement entouré d'un nuage d'électrons chargés négativement. Dans un atome neutre, le nombre de protons chargés positivement dans le noyau est égal au nombre d'électrons chargés négativement. Cependant, un atome peut gagner ou perdre un électron. Les atomes qui ne sont pas électriquement neutres sont appelés ions et des exemples d'atomes fréquemment trouvés dans leurs propriétés ioniques comprennent le sodium, le chlore et le magnésium.
Coquilles d'électrons
Les électrons entourent les atomes dans des couches discrètes et chaque type de coque peut contenir un nombre fixe d'électrons. Par exemple, les coques s peuvent contenir 2 électrons et les coques p peuvent contenir 6 électrons. Les atomes sont plus stables énergétiquement lorsque la couche externe d'électrons est pleine; il est donc parfois stabilisant qu'un électron soit perdu en produisant un ion positif ou qu'un électron soit gagné en produisant un ion négatif.
Sodium
Les atomes de sodium neutres sont constitués de 11 protons et 11 électrons. Le sodium a la configuration électronique :
1s2 2s2 2p6 3s1
Cela signifie que la couche d'électrons 1s est occupée par 2 électrons et est donc pleine. Les couches 2s et 2p sont également pleines mais la couche 3s n'est occupée que par 1 électron. La perte d'un électron dans la couche 3s, conduit à une configuration électronique plus stable puisque la couche inférieure 2p est pleine. Lorsqu'un atome de sodium perd son électron 3s externe, il se charge positivement. Le symbole d'un ion sodium chargé positivement est Na+.
Chlore
Les atomes de chlore sont constitués de 17 protons et 17 électrons. La configuration électronique du chlore est :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Puisqu'une couche p peut contenir six électrons, le chlore est très proche d'une configuration électronique stable. La couche 3p du chlore peut gagner l'électron requis aux dépens de l'atome qui se charge négativement. Le symbole d'un ion chlore est Cl-.
Magnésium
Les atomes de magnésium sont constitués de 12 protons et 12 électrons. La configuration électronique du magnésium est :
1s2 2s2 2p6 3s2
Le magnésium peut perdre un ou deux électrons dans sa couche 3s, produisant un ion avec une charge de +1 ou +2. Le symbole des ions magnésium est Mg+ et Mg2+, selon la charge totale.