formes des molécules polyatomique: Répulsion entre Paires d'électrons des Couches de Valence

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1 plan réactions chimiques réactions avec transfert d'électrons d'une espèce à une autre sans transfert d'électrons. liaison ionique / liaison covalente réactions d'oydo-réduction notion d'état d'oydation d'un élément dans une espèce chimique formules de Lewis d'un atome, d'un composé covalent formules de Lewis: règle de l'octet formes des molécules polyatomique: Répulsion entre Paires d'électrons des ouches de Valence

2 réactions chimiques deu grandes classes de réactions chimiques avec transfert d'électrons d'une espèce à une autre (espèce: élément, composé, ou ion) sans transfert d'électrons. réactions d'oydo-réduction oydo-réduction, eemples métal + non-métal composé ionique a (s) + S (s) a S (s) harge a 0 + harge S 0 - a (s) + (g) a (s) harge a 0 + harge 0 - des électrons sont cédés par les atomes du métal, a ou a, vers les atomes de non-métal, S ou a +, a +, S -, - : config' gaz rare notion d'état d'oydation d'un élément dans une espèce chimique (élément libre) 0 somme (éléments) charge nette du composé a, K,... + a, Mg,

3 calcul de l'état d'oydation d'un élément dans un composé ()- + (-) 0 () 4 Le de l'azote dans est (+4) 4 ()(+) ()(-) (+) (-) 0 (+5) () (Fe, dans Fe) + (Fe, dans Fe3) +3 réaction d'oydo-réduction variation de l'état d'oydation un élément peut avoir un nombre d'oydation variable suivant les composés dans lesquels il entre (, dans 4)5 (, dans )- quand l'état d'oydation d'un élément augmente, on dit qu'il est oydé. oydation perte d'électrons quand l'état d'oydation d'un élément diminue, on dit qu'il est réduit réduction gain d'électrons. Fe + Fe 3 (Fe) () oydation du Fer réduction du chlore

4 utiliser les bilans d'oydo-réduction des éléments pour équilibrer les équations des réactions e: formation de soufre par réduction de S par S globalement S (g) + S (g) S (s) + (g)

5 utiliser les bilans d'oydo-réduction des éléments pour équilibrer les équations des réactions e: formation de soufre par réduction de S par S globalement S (g) + S (g) S (s) + (g) 'couplage' de deu réactions S S (+4) (0) Réduction du Soufre soufre oydé S S (-) (0) ydation du Soufre soufre réduit pour que l'échange d'électrons soit équilibré, il faut mettre en jeu S.(-) -4 pour S bilan +4 S (g) + S (g) S (s) + (g) on équilibre les produits en conséquence S (g) + S (g) 3S (s) + (g)

6 liaison ionique / liaison covalente. a réaction métal avec non-métal les électrons des couches eternes sont transférés d'un atome à l'autre a + - composé ionique a + - attraction électrostatique liaison ionique liaison ionique possible uniquement entre un métal d'énergie d'ionisation faible et un non-métal d'affinité électronique élevée a > a + + e - +e - > - G..Lewis, 96, propose autre type de liaison chimique les deu atomes mettent en commun une paire d'électrons liaison covalente

7 Li a K e Be Mg a B Al Ga Si Ge P As S Se F Br e Ar Kr période période période Rb Sr In Sn Sb Te I Xe s Ba Tl Pb Bi Po At Rn Fr ALALIS Ra ALALI- TERREUX ALGEES GAZ RARES

8 Le premier potentiel d'ionisation en fonction du numéro atomique 400 e Premier Potentiel d' Ionisation, kjoules / mole Be Li B e Ar a K ALALIS Kr Rb GAZ RARES Xe s Rn Fr uméro Atomique

9 Electronégativité (Pauling) F 4.0 mesure, dans une molécule donnée, la force d'attraction eercée par un atome donné sur les électrons engagés dans ses liaisons covalentes avec les autres atomes B S P Si Br Plus l'électronégativité d'un atome est élevée, plus forte est l'attraction qu'il eerce sur les électrons I de ses liaisons covalentes. At Al.0 Li a Mg K X(A) - X(B) 0.0 [ E(A-B) - ( E(A-A). E(B-B) ) / ] Rb s Fr Z

10 Electronégativité (Pauling) F 4.0 liaison A-B E(A) - E(B) > dominante ionique 3.0 Br E(A) - E(B) < dominante covalente.0 B S P Si I At Al.0 Li a Mg K Rb s Fr Z

11 liaison ionique et composés ioniques Q: à quoi reconnaît on la présence d'ions? une solution qui contient des ions conduit le courant électrique a a, a,...: électrolytes. Sucrose, : non-électrolytes le courant passe a électrolytes DISSIATI faible / fort degré de dissociation a (s) 00% conductivité électrique a + (aq) + - (aq) d.d.p. g (s) g (s) g (s) 99. % g (aq) 0. % g + (aq) + - (aq) % g + (aq) + - (aq)

12 formation de composés covalents, eemples + ou F + + F F F ou F F + ou K- composé ionique a + F F 3 K-

13 formule de Lewis d'un atome (ou ion) formule de Lewis d'un atome ('electron - dot formula') représenter uniquement les électrons de valence de l'atome "électron de valence" électron engagé dans les liaisons électron de la couche eterne position (groupe) d'un élément dans le tableau périodique pour un élément d'un groupe principal (.., ou IA..VIIA) nombre d' électrons de valence nombre d'électrons de valence numéro d'ordre du groupe I II III IV V VI VII VIII Li Be B F e a Mg Al Si P S Ar K a Ga Ge As Se Br Kr période groupe

14 électrons de valence et nombre de liaisons formées par un atome le nombre ("préféré") de liaisons d'un atome depend du nombre de ses électrons de valence Famille nombre de liaisons Fluor, hlore,... F une liaison (souvent) ygène, Soufre deu liaisons (souvent) Azote, Phosphore trois liaisons (souvent) arbone, Silicium quatre liaisons toujours

15 Schéma de Lewis Règle de l'ctet Quand un composé se forme, il tend à suivre la Règle de l'ctet Règle les Atomes (*) mettent en commun leurs électrons jusqu'à se trouver entourés de UIT électrons de valence (*) sauf l' ydrogène, qui "préfère" avoir DEUX électrons La Règle marche surtout pour les éléments de la seconde période ombreuses eceptions, surtout pour la troisième période (orbitales d) F F F 4 liaisons 3 liaisons liaisons liaison n'ont qu'un électron à partager > ne peuvent être engagés qu'en une seule liaison et F toujours en position terminale

16 l' arrangement atomique global de la molécule est donné par sa formule F 3 3 S S 4 F S S l'atome central : En général, quand il y a un atome central unique dans la molécule, c'est lui que l'on donne en premier dans la formule chimique e:, 3, P 4 3- Eception quand le premier atome de la formule est l'ydrogène ou le Fluor, l' atome central est le second atome de la formule Quel est l'atome central dans les molécules suivantes? P 3 S Be I 3-

17 tableau des liaisons formule chimique nombre d'électrons autour de chaque atome tableau des liaisons nombre de liaisons 3 total électrons d'octet 3 4 électrons de valence Te TVe Te - total des "électrons d'ctet", par atome (ou pour ) TVe - Total des électrons de Valence

18 tableau des liaisons du tableau des liaisons, se déduit le nombre de liaisons dans le composé, et le nombre d'électrons engagés dans les liaisons 3 total électrons d'octet 3 4 nombre de liaisons, et de doublets libres électr. de valence Te 5 liaisons covalentes TVe liaison électrons (chaque atome "apporte" un électron) Te - TVe / 5 liaisons covalentes sur les 4 électrons de valence, 0 sont engagés dans les liaions, restent 4 non liés 4 électrons non liés électrons électrons électrons les électrons restants ( non liés) sont placés autour des atomes, de façon à ce que chacun réalise la règle de l'octet

19 schéma de Lewis de total électrons d'octet 6 électrons de valence Te TVe Te - TVe liaisons covalentes sur les 6 électrons de valence, sont engagés dans les liaisons, restent non liés 'stratégie' du dessin d'un schéma de Lewis / disposer les atomes ( et F ne sont jamais en position centrale) en général, dans la molécule ABn, A est central, et les B disposés autour / utiliser les nombres d'électrons: Total 6 e- dans, dont électrons utilisés pour former 4 liaisons et restant pour compléter le schéma de Lewis ( que chaque atome ait électrons)!! nécessairement liaisons doubles!! disposer les atomes dessiner les liaisons placer les e- restants

20 'liaison double' deu atomes liés par deu paires d'électrons eemple de eemple de 4 ethylène électrons d'ctet électrons de valence électrons (4 - )/ 6 liaisons

21 schéma de Lewis de 4 - total 4 électrons d'octet 3 4 électrons de valence charge Te TVe Te - TVe liaisons covalentes sur les 3 électrons de valence, sont engagés dans les liaions, restent 4 non liés disposer les atomes dessiner les liaisons placer les e- restants

22 schéma de Lewis, eemples électrons d'octet électr. de valence F F,F total S S S total S 4 - S S 6 6 charge total P 4 P P total

23 les formules de Lewis ne décrivent pas la forme des molécules dichlorométhane ou bien? on n'a jamais observé d'isomères du dichlorométhane Q: comment orienter les liaisons - et - de manière à avoir une seule géométrie pour les deu formules de Lewis DihloroMéthane R: dans l'espace, le tétraèdre Méthane 4

24 VSEPR Valence-Shell Electron-Pair Repulsion Répulsion entre Paires d'électrons des ouches de Valence prédire les formes des molécules polyatomiques postulat de base théorie basée sur le nombre total des doublets d'électrons paires liées (entrant dans des liaisons) et libres de la couche de valence de l'atome central de la molécule la géométrie de la molécule tend à minimiser les répulsions entre les doublets d'électrons de la couche de valence de l'atome central paire liée paire libre paire liée paire libre tétraèdre triangle pyramidal 04.5 angulaire, en V les doublets tendent à se localiser, dans la couche de valence, le plus loin possible les uns des autres les doublets libres, non engagés dans des liaisons, contribuent à la structure au même titre que les liaisons elles-mêmes

25 Schéma de Lewis : Structure de la molécule.ompter les électrons de valence de tous les éléments..(onnections, Disposition) Déduire de la Formule himique les connections probables entre les atomes de n se donne une formule chimique, ABn, A est l'atome central, et B entoure l'atome A. e: 3, 3,. Dans ces eemples, est central dans la structure. et F ne sont jamais des atomes centrau..(# de Liaisons) Déterminer le nombre de liaisons dans le composé: [# total électrons d'ctets (e)] - [# total électrons de valence (TVe)] -e : nombre théorique d'électrons nécessaire pour que chaque atome de la structure obtienne une configuration électronique de Gaz Rare TVe : nombre total d'électrons de valence des atomes de la structure. 3.(e- restants) ombre d'électrons restants, non liés [total électrons de valence (TVe)] - [électrons utilisés dans les liaisons] Ecrire le schéma: dessiner les connections entre atomes Ecrire les liaisons placer les électrons restants sur les atomes de manière à ce que chacun ait 'son octet' Attention: l'atome de se contente de électrons.

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