Structure et géométrie des molécules

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1 Chap VI Structure et géométrie des molécules I/ De l atome à la molécule 1- Règle du «duet» et de l «octet» Les atomes tendent à adopter la structure électronique stable des gaz rares, c est-à-dire posséder 2 électrons (duet) ou 8 électrons (octet) sur leur couche externe. 2- Liaisons covalentes et Définition: Une liaison covalente (ou doublet liant) résulte de la mise en commun de deux électrons externes par et entre deux atomes, chaque atome apportant un électron. liaisons covalentes établies par un atome: Un atome va former autant de liaisons qu il lui manque d'électrons pour respecter la règle du duet ou de l octet. Exemples : doublets assurant les liaisons entre les atomes Atome Numéro atomique Couche électronique externe Structure électronique Electrons de valence Ar Z = 18 (K) 2 (L) 8 (M) 8 H Z = C O N S Cl liaisons covalentes électrons de la couche externe paires d'électrons externes non impliqués dans une liaison Remarque : Les gaz nobles ont leur couche externe saturée, ce sont des atomes stables et ne forment donc pas de liaisons covalentes. 3- Formule de Lewis d une molécule La représentation de Lewis d'une molécule fait apparaître tous les atomes de la molécule ainsi que tous les doublets et non. Dans la représentation de Lewis, la règle du "duet" doit être satisfaite pour chaque atome d'hydrogène et la règle de "l'octet" doit être satisfaite pour tous les autres atomes. Exemples de formule de Lewis pour des atomes fréquemment rencontrés

2 Atome Couche externe Liaisons covalentes Doublets non Formule de Lewis H (K) C (L) 0 O (L) N (L) Cl (M) 7 1 Exemples de formule de Lewis pour des molécules fréquemment rencontrées Molécule Formule brute Formule développée Formule de Lewis Méthane CH Eau H 2 O Ammoniac NH 3 Dioxyde de carbone CO 2 II/ Forme géométrique des molécules 1- Règle de la répulsion minimale des doublets Autour d un atome, les doublets d électrons ( et non ) se positionnent toujours de façon à s éloigner au maximum les uns des autres pour minimiser la répulsion électrique qu ils exercent entre eux. liaisons ou de Position de l atome Directions vers lesquelles pointent les liaisons et les Représentation dans l espace Centre d un tétraèdre Sommets du tétraèdre

3 3 Centre d un tétraèdre Sommets du triangle 2 Milieu d un segment Extrémités du segment 2- Géométrie des molécules simples BORDAS p107? liaisons et de portés par l atome Répartition des doublets (atome central) Représentation de Cram Modèle moléculaire Géométrie doublets tétraédrique 3 doublets 1 doublet non liant 2 doublets 2 pyramidale à base triangulaire coudée 3 doublets plane 3 doublets plane 2 doublets linéaire III/ Isomérie spatiale Z/E 1- Définition On appelle isomères deux espèces chimiques ayant la même formule brute mais

4 et des propriétés physiques ou chimiques différentes ( solubilité dans l eau, T de changement d état). 2- Isomérie Z/E Il n y a pas de possibilité de rotation autour d une double liaison. Cette propriété entraîne l existence d une isomérie particulière, l isomérie Z/E. ( voir TP ) Isomère Z Zusammen R et R sont disposés du même côté de la double liaison Isomère E Entgegen R et R sont disposés de part et d autre de la double liaison Pour qu une isomérie Z/E existe, il est nécessaire que: La molécule possède une double liaison. Chaque atome engagé dans la double liaison soit lié à deux groupes d atomes différents. Exemple: La molécule de but-2-ène possède deux isomères: (E)-but-2-ène (Z)-but-2-ène

5 3- le processus de la vision : une isomérisation photochimique Définition: Une réaction photochimique est une réaction chimique déclenchée par la lumière. C est l énergie lumineuse absorbée par l entité chimique qui va permettre cette transformation. La photosynthèse est une transformation chimique permettant aux plantes, en présence de lumière, de synthétiser des espèces organiques Le processus de la vision met en jeu une isomérisation photochimique. La rétine contient des milliards de photorécepteurs (cônes et bâtonnets) qui contiennent des protéines appelées opsines. La molécule de Z-rétinal se fixe sur l opsine. Sous l action d un photon, il subit une isomérisation et est transformé en E-rétinal. Sa géométrie change et elle se détache de l opsine. En réponse à ce changement, un message nerveux est transmis au nerf optique.