Chimie23 : Structure de la matière
La structure des molécules
Liaisons chimiques

Pour decrire une liaison chimique entre deux atomes, trois modèles sont utilisés: Le modèle de Lewis, Le modèle de la liaison de valence, puis le modèle des orbitales moléculaires. Ces deux derniers font appel à la théorie quantique.

1.Représentation de Lewis d'une molécule
ou d'un ion polyatomique

• Dans l'établissement des liaisons, seuls les électrons périphériques interviennent.

• Une liaison covalente est constituée de deux électrons: doublets d'électrons . Les électrons engagés dans cette liaison peuvent provenir des deux atomes liés où chacun en apporte un, ou d'un seul des deux atomes liés , on parle donc d'une liaison de coodrination .

• Dans une liaison chimique, chaque atome ne peut avoir plus de 8 électrons sur sa couche périphérique, c'est la règle de l'octet, ou plus de 2 électrons pour l'atome d'hydrogène, c'est la règle du duet.

• La représentation, ou formule, de Lewis d'une molécule ou d'un ion polyatomique fait apparaître les liaisons entre atomes par des traits: - doublets liants , ou deux points : .. doublets non liants .

• Pour connaitre le nombre de doublets qui doivent apparaître dans la représentation, on calcule le nombre total des électrons de valence des atomes, puis on les répartit par paires. Chaque atome est entouré d'un octet d'électrons, soit 4 doublets liants et non-liants.

Exemples:

1. La molécule d'eau: 2 x (1 ev pour H ) + 6 ev pour O = 8, donc 4 paires, soit 4 doublets:


2. La molécule d'O2: 2 x( 6 ev pour O ) = 12, donc 6 paires, soit 6 doublets:


Exercice:

Quel est le nombre de doublets dans les molécules ou ions polyatomiques suivants?
Donner leurs représentations de Lewis:

H2, HCl, NH3, O2, N2,CH4, C2H4, C2H2, NH4⁺, H3O⁺, HO ^-


La représentation de Lewis montre la répartition des liaisons dans les molécules ou les ions polyatomiques. Cependant, elle :

• ne permet pas d'expliquer l'existence d'une molécule comme PCl5,

• ne différencie pas les deux liaisons entre les atomes d'oxygène dans la molécule de O2, alors que celles-ci ne sont pas équivalentes.

• ne donne aucune indication sur la répartition des liaisons dans l'espace, donc sur la géométrie des molécules.

2. Charge formelle d'un atome

La charge formelle d'un atome cf dans un composé est égale à la différence entre le nombre de ces électrons de valence (Nv),lorsqu'il est isolé, et du nombre d' électrons attribués (Na) lorsqu'il est placé dans une molécule : cf = Nv - Na

cf = Nv - Na

Exemples:

L'ion polyatomique méthanoate CH3O ^-

Le nombre de doublets = (3 x (1 ev de H) + 4 ev de C + 6 ev de O + 1 électron emprunté ) /2 = 14/2 = 7

Autour des 3 H, loi du duet satisfaite: un des leurs et un du C.
Autour de C loi de l'octet satisfaite: 4 de lui , 3 des H et 1 du O.
Autour de O loi du duet satisfaite: 6 de lui, 1 du C et 1 emprunté pour formé l'ion.

Ainsi l'oxygène poss`de un doblets liant et 3 doublets non-liants.

Pour l'atome d'oxygène: cf = Nv - Na = 6 - 7 = - 1 Dans l'ion méthanoate, l'oxygène porte une charge formelle de - 1.


Exercice résolu:

Compléter les formules de Lewis des ions polyatomiques suivants: HO ^- , H3O ⁺ , CO3 ^2- , et faire apparaître leurs charges formelles.

Réponse: