CLASSIFICATION DES MÉTALLOÏDES

259. D'après les relations que nous avons constatées entre les métalloïdes, nous pouvons les classer en familles naturelles, en remarquant que dans chaque famille il est certains éléments qui'Tprésentent plus d*analogies entre eux qu'avec leurs congénères et constituent, pour ainsi dire, des sous-familles ou des groupes. Nous l'indiquons en séparant les groupes par des traits :

1'" famille. — Hydrogène. — Chlore, Brome, Iode. — Fluor.

2« -T- Oxygène. — Soufre, Sélénium, Tellure.

3® — Azote. — Phosphore, Arsenic, Antimoine. —

Bismuth.

4* — Bore.

5' — Carbone, Silicium.

260. Atomicité. — Les éléments de chacune de ces familles, en se combinant à l'hydrogène, en fixent un nombre d'atomes différent, GIH, 0H% AzHS CH'; ils présentent donc vis-à-vis de l'hydrogène une puissance de combinaison différente, appelée atomicité ou valence, et on exprime cette différence d'atomicité en disant qu'ils sont monoatomiques, diatomiques, triatomiques, tétratomiques, suivant que leur atome fixe 4, 2, 3 ou 4 atomes d'hydrogène. Au lieu des expressions monoatomiques ^ diatomiques^ etc., on emploie aussi les expressions : univalents^ bivalents, tnvalents, quadrivalents, etc.

Puisque dans l'acide chlorhydrique un atome de chlore se fixe à un atome d'hydrogène, ces deux éléments se saturent réciproquement, ils s'équivalent, ils sont l'un et l'autre monoatomiques ou univalents. Par conséquent, la puissance de saturation d'un élément

ATOMICITÉ ^1

pourra aussi bien se déLlgire fie ses combinaisons avec le chlore, comme le montrent les composés suivants : BrCl clilorure de brome, OC!' anhydride hypochloreux, PhCl' trichlorure de phospiiore, SiCl' létrachlorure de silicium.

Ainsi le bore ne s'unit pas à l'hydrogène, et son atomicité est déduite du trichlorure de bore BoGl% qui le montre comme un élémenl tnatomique.

L'atomicité d'un élément n'est pas absolue ; de l'examen d'une de ses combinaisons, on ne peut impliquer qu'il se combine aux autres éléments avec la môme puissance de saturation.

Le phosphore ne se combine pas à plus de trois atomes d'bydrogène; c'est ainsi que l'hydrogène phosphore PhH', dans lequel le phosphore est triatomique, ne peut flxer d'autres atomes d'hydrogène. Mais le phosphore donne deux cJilorures PhCl\ PhCP, et l'on voit, d'après la formule du pentachlorure, que vis-àvis du chlore le phosphore fonctionne comme élément pentatomique. Dans le trichlorure de phosphore, il n'est pas saturé et peut s'unir soit à deux atomes de chlore monoatomique pour donner du pentachlorure PhC[\ soit à un atome d'cjsygène diatomique, ce qui fournit l'oxychlorure de phosphore PhCl'O.

De même, relativement il l'hydrogène, le phosphore est saturé dans PhEP; mais il peut épuiser sa puissance de combinaison vis-à-vis d'autres éléments. C'est ainsi que l'hydrogène phosphore s'unit i\ l'acideiodhydrique et donne l'iodure de pbosphonium PhH'I, dans lequel le phosphore est pentatomique.

Certains éléments peuvent donc manifester deux puis- 1 sances de combinaison différentes : l'azote, l'arsenic, -V"^' le phosphore, l'antimoine, sont triatomiquea et penta- l tomiques suivant les éléments avec lesivi&Vs "fe ç,w*.\

i9i CHIMIE INORGÂlfIQUE ÉLÉMENTAIRE

en rapport et suivant les conditions de la réaction : ils ne présentent jamais une autre atomicité.

L'oxygène et les éléments de sa famille sont diatomiques; dans quelques combinaisons, ils fonctionnent cependant comme tétratomiques : tel est le soufre, qui est tétratomique dans plusieurs de ses dérivés.

Le bore est seulement triatomique. Le carbone est diatomique et tétratomique; il est diatomique dans l'oxyde de carbone GO, et tétratomique dans l'acide carbonique GO*.

L'atomicité ou valence d'un élément est donc la puissance de combinaison qu'il présente vis-à-vis des autres éléments, puissance de combinaison que l'on mesure par les composés qu'il fournit avec les éléments monoatomiques, hydrogène, chlore, brome ou iode.

Dans l'écriture chimique, on se sert souvent de traits ou de chiffres romains pour indiquer l'atomicité des éléments.

Cl' Chlore, monoatomique.

0" Oxygène, diatomique.

Bo"' Bore, triatomique.

Siiv Silicium, tétratomique.

Pli^ Phosphore, pentatomique.

261. La connaissance de l'atomicité des éléments nous permet d'entrer dans une étude qu'on avait jusqu'alors considérée comme inabordable, la position relative des éléments dans une molécule. Déterminer cette position relative, c'est établir ce qu'on appelle une formule de constitution. Dans Tacide chlorhyilrique HCl, il est évident que l'atome d'hydrogène est uni au chlore, et toutes les combinaisons analogues, formées par deux éléments monoatomiques, BrCl chlo-

rure de Itrome, Agi iodura d'argeut, KBr bromure da potassium, appartiennent au même tj'pe que l'adde; chlorhydrique.

Dans l'eau H'O, les deux atome» d'hydrogène ngi peuvent pas être unis l'un à l'autre, car ils n'auraientS plus de puissance de combinaison; ils sont donôT réunis dans la même molécule par l'intermédiaire àeM l'oxygène, auquel ils sont l'un et l'autre combinés. La C formule de constitution de l'eau H-O-H exprime ce mode d'union. De môme, dans l'acide hypochloreux HGIO, le chlore et l'hydrogène ne sont pas unis directement, car ils donneraient de l'acide chlorhydrique, corps saturé qui ne fixerait pas de l'oxygène; mais ilsj sont l'un et l'autre unis à cet atome d'oxygène, qui s sature par un atome d'hydrogène et par un atome de I chlore; la constitution de l'acide hypochloreux i donnée par la formule H-O-GI. L'acide hypochloreuxl est donc constitué comme l'eau et appartient au méme'.a type que celle-ci.

Puisqu'un atome diatomique comme l'oxygène s sature en fixant 2 atomes monoatomiques, il peut éga— 1 lement se saturer en se substituant à ces 2 atomes dans J une molécule. Ainsi, dans le perchlorure de phosphore! PhCP, le phosphore est saturé par 5 atomes de chlore; il est également saturé dans l'oxychlorure de phosphore J PhOGI", oii un atome d'oxygène diatomique a remplacé! 2 atomes de chlore, et l'oxygène a lui-même sa puissance-! de combinaison satisfaite, puisqu'il est uni au phosphore J à la place de 2 atomes de chlore. La formule de consti-a

tution de l'oxychlorure de phosphore Ph'

comment sont disposés les atomes d'oxygène et de j

dilore dans la molécule, oii ils ne sont pas unis entre I

a., mais fixés h l'atome de phosphore pewXaA.Qnttop.a J

Ce sont là des formules de constitution simples dans lesquelles un seul élément fixe tous les autres; il en est de plus complexes. Déterminons en effet la formule de l'acide phosphorique PhO*H', sachant que l'atomicité maximum du phosphore est égale à 5 : comment y sont unis 4 atomes diatomiques et 3 atomes monoatomiques?

Nous y arrivons en rappelant la formule H-O-H

de l'eau, celle de Toxychlorure de phosphore Ph^ | ^.g

et la transformation de l'oxy chlorure de phosphore en acide. phosphorique par l'action de 3 molécules d'eau. Dans cette transformation, chacun des 3 atomes de chlore enlève un atome d'hydrogène à chacune des 3 molécules d'eau pour former de l'acide chlorhydrique, et la molécule d'eau H-O-H, en perdant un atome d'hydrogène, laisse un groupe d'éléments 0-H, incomplet, non saturé, monoatomique, puisqu'il reste vacante une place qu'occupait un atome d'hydrogène. Ce groupe d'éléments, groupe monoatomique, vient prendre dans l'oxychlorure de phosphore la place d'un atome de chlore, ce qui nous donne la formule de constitution de l'acide phosphorique :

Phv

I ^j3 -f 3 (H-O-H) = 3HC1 -f Phv

Oxychlorure Eau. Acide Acide

de phosphore. chlorhydrique. phosphorique.

l 0" La formule Ph^ j /^tju» analogue à celle de roxychlo-

rure de phosphore, montre que dans l'acide phosphorique le phosphore pentatomique est saturé par 3 grou-

ATOMICITÉ 29S

pes OH' monoatomiques et par un atome d'oxygène diatomique.

Nous en concluons que les éléments se saturent non seulement par d'autres éléments, mais encore par des groupes, des radicaux d'atomicités diverses, déterminées par la non-saturation des corps contenus dans ces groupes. La monoatomicité du groupe OH est due à ce que l'élément diatomique 0 n'y est qu'à moitié j saturé.

Nous ne pouvions passer sous silence les formules de constitution, conséquence immédiate de l'atomicité, et qui sont un des progrès les plus récents de la science. Néanmoins, nous n'aurons à en faire qu'un usage restreint dans ce li^Te. Dans l'enseignement élémentaire de la chimie minérale, il n'est pas essentiel de développer les formules de constitution; elles ont moins d'utilité pratique que dans la chimie organique, où un petit nombre d'éléments fournit une si grande variété de combinaisons *.

1. Pour compléter ces notions sur l'atomicité et connaître l'application de ce principe à l'étude de's dérivés du carbone, voyez Chimie organique élémentaire , pages 2 à 8.