Les électrons de valence sont les électrons de la couche externe d’un atome donné, dont le nombre détermine la manière dont les atomes interagissent les uns avec les autres. On dit qu’un atome a une couche fermée lorsqu’il a suffisamment d’électrons de valence pour le rendre stable ; quand il n’y en a pas assez, on dit qu’il a une coquille ouverte. Un atome avec une coquille ouverte essaie constamment d’atteindre la stabilité, formant l’un des fondements de nombreuses réactions chimiques.
Un atome est réactif ou inerte selon le nombre d’électrons de valence dont il dispose. Les atomes les plus réactifs sont ceux qui ont un ou deux à perdre ou ceux qui ont un ou deux à gagner pour maintenir la stabilité. Pour cette raison, les gaz nobles – qui ont tous une enveloppe extérieure fermée dans la nature – sont chimiquement inertes. En général, huit électrons sont nécessaires pour qu’un atome atteigne la stabilité. Deux exceptions notables sont l’hydrogène et l’hélium, qui en ont tous deux besoin de deux pour former une coque fermée.
L’affinité pour les atomes d’atteindre la stabilité en gagnant ou en perdant des électrons de valence fournit une base pour deux types de liaisons chimiques : la liaison ionique et la liaison covalente. Les liaisons ioniques se forment lorsqu’un atome vole un électron à un autre. Le sel de table (NaCl) en est un exemple. Le sodium (Na) a un électron à céder. Le chlore (Cl), en revanche, en a besoin pour être complet.
Pour atteindre la stabilité, le chlore prendra un électron du sodium. Cela permet aux deux éléments d’obtenir une coque fermée et une stabilité. Le résultat de ceci est que l’atome de sodium devient un ion positif et l’atome de chlore devient un ion négatif. Les charges opposées s’attirent alors. Lorsqu’elles sont dans une solution, ces molécules conduisent également l’électricité, car les ions sont libres de se déplacer dans la solution.
L’eau est un exemple d’atomes formant une liaison covalente. L’hydrogène a un atome à gagner ou à perdre et l’oxygène en a besoin de deux pour atteindre la stabilité. Dans cette application, cependant, l’oxygène ne vole pas les électrons des deux atomes d’hydrogène. Au contraire, l’oxygène et les deux atomes d’hydrogène partagent les électrons, formant une molécule d’eau. Les atomes peuvent également utiliser des liaisons covalentes pour partager des électrons avec des atomes du même élément, comme dans une molécule d’hydrogène (H2).