neutralite croisement valences

Un composé pur est électriquement neutre : la somme des charges positives (portées par le cation) égale la somme des charges négatives (portées par l'anion). C'est cette contrainte qui fixe les indices — les petits chiffres — d'une formule brute. La valence d'un ion est la valeur absolue de sa charge ($\ce{Na+}$ : 1 ; $\ce{Ca^2+}$ : 2 ; $\ce{PO4^3-}$ : 3).

Pour assembler un cation $\ce{C^{a+}}$ (valence $a$) et un anion $\ce{A^{b-}}$ (valence $b$) :

1. identifier le cation et l'anion, et leur valence ;
2. croiser : la valence de l'un devient l'indice de l'autre $\Rightarrow \ce{C_bA_a}$ ;
3. simplifier les indices par leur diviseur commun (ex. $\ce{Mg2O2}\to\ce{MgO}$) ;
4. parenthéser tout ion polyatomique affecté d'un indice $\geq 2$, puis vérifier la neutralité.

• $\ce{Ca^2+}$ + $\ce{Cl-}$ : on croise $2$ et $1 \Rightarrow \ce{CaCl2}$. Vérif. : $+2$ et $2(-1)=-2$.
• $\ce{Mg^2+}$ + $\ce{O^2-}$ : on croise $\Rightarrow \ce{Mg2O2}$, que l'on simplifie en $\ce{MgO}$.
• $\ce{NH4+}$ + $\ce{SO4^2-}$ : cation polyatomique de valence 1, anion de valence 2 $\Rightarrow$ deux $\ce{NH4+}$ $\Rightarrow \ce{(NH4)2SO4}$ (parenthèses car $\ce{NH4}$ est présent 2 fois).

• oublier de simplifier : $\ce{Ca^2+}$+$\ce{O^2-}$ donne $\ce{CaO}$, pas « $\ce{Ca2O2}$ ».
• parenthèses : seulement pour un ion polyatomique d'indice $\geq 2$ ($\ce{Al2(SO4)3}$, $\ce{Ca(OH)2}$) ; jamais autour d'un atome seul ($\ce{FeCl3}$, pas « Fe(Cl)3 »).
• l'ammonium $\ce{NH4+}$ est un cation de valence 1 ; l'ammoniac $\ce{NH3}$ est neutre.
• bien lire la valence variable : nitrate d'étain(IV) utilise $\ce{Sn^4+}$ (et non $\ce{Sn^2+}$).

Valence 1 : $\ce{Na+}$, $\ce{K+}$, $\ce{Ag+}$, $\ce{NH4+}$, $\ce{Cl-}$, $\ce{Br-}$, $\ce{NO3-}$, $\ce{OH-}$, $\ce{ClO4-}$, $\ce{MnO4-}$, $\ce{CH3COO-}$. Valence 2 : $\ce{Ca^2+}$, $\ce{Mg^2+}$, $\ce{Zn^2+}$, $\ce{O^2-}$, $\ce{S^2-}$, $\ce{SO4^2-}$, $\ce{SO3^2-}$, $\ce{CO3^2-}$, $\ce{S2O3^2-}$, $\ce{CrO4^2-}$. Valence 3 : $\ce{Al^3+}$, $\ce{PO4^3-}$. Valence variable : $\ce{Fe}$ (II/III), $\ce{Cu}$ (I/II), $\ce{Sn}$ (II/IV), $\ce{Pb}$ (II/IV).