N de la couche Symbole Nb max d'électrons 1 K 2 2 L 8 3 M 18

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David Fortin
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1 h. 6 Géométrie des molécules But : Montrer que la répartition des doublets liant et non liant autour des atomes de carbone, d'azote et d'oxygène permet d'expliquer la géométrie des molécules qui contiennent ces atomes. I_ Rappel : Structure électronique des atomes 1 ) ouches électroniques Les électrons des atomes sont répartis sur des couches pouvant accueillir un nombre limité d'électrons. es couches sont représentées par des lettres, K, L, M, N... Principe de Pauli: Un couche de numéro n contient au maximum 2n 2 électrons. N de la couche Symbole Nb max d'électrons 1 K 2 2 L 8 3 M 18 2 ) Structure électronique de quelques éléments chimiques Règle de remplissage: on remplit les couches dans l'ordre K, L, M, Elle ne s'applique que jusqu'à Z = 18. Voir animation : ydrogène (Z = 1) : K 1 élium (Z = 2) : K 2 Lithium (Z = 3) : K 2 L 1 Béryllium (Z = 4) : K 2 L 2 Bore (Z = 5) : K 2 L 3 arbone (Z = 6) K 2 L 4 Azote (Z = 7) : K 2 L 5 xygène (Z = 8) : K 2 L 6 Fluor (Z = 9) : K 2 L 7 Néon (Z = 10) K 2 L 8...

2 Argon (Z = 18) : K 2 L 8 M 8 II_ Liaison covalente 1 ) Définition La mise en commun de deux électrons (un par atome) de la couche externe par deux atomes conduit à la formation d'une liaison appelée liaison covalente. 2 ) Représentation La liaison covalente est représentée par un trait entre atomes. Il y a autant de traits entre deux atomes qu'il y a de liaisons covalentes. Les électrons de la couche externe qui ne participent pas aux liaisons covalentes se regroupent par paires et forment des doublets dits non-liants. Ils sont représentés par un trait à proximité du symbole de l'atome. Nombre de doublets liants et non liants pour les atomes les plus «courants» : Atome N Nombre de doublet liants Nombre de doublets non liants ette représentation dite de Lewis ne donne pas d'information sur la répartition des doublets entre eux et l'angle entre les doublets. n représente les liaisons en angle droit (lorsqu'il n'y en a pas plus de 4). Exemple : 4 ; N 3 ; 2... Des études ultérieures ont permis de trouver la géométrie des molécules et par conséquent la répartition des doublets autour des atomes qui la composent.

3 III_ Répartition des doublets liants et non liants autour des atomes, N et 1 ) Atomes engagés dans des liaisons simples L'atome de carbone engage 4 liaisons covalentes réparties dans l'espace autour de lui. es 4 liaisons forment un tétraèdre régulier atour de l'atome de carbone ( les faces sont des triangles équilatéraux). Doc 11 p 118 Pour représenter ces liaisons dans l'espace, on peut utiliser la représentation de ram. Exemple sur la molécule de méthane 4 Dans le plan En arrière du plan En avant du plan L'atome d'azote engage 3 liaisons et possède un doublet non liant. es doublets se répartissent pour former une pyramide à base triangulaire dont le sommet est le doublet non liant. Exemple sur la molécule d'ammoniac N 3 : N

4 L'atome d'oxygène engage 2 liaisons covalentes et possède deux doublets non liants. es deux doublets sont situés côte à côté et ils repoussent les deux liaisons covalentes pour former un coude. Exemple sur la molécule d'eau 2 : onclusion : les atomes, N et engagés dans des liaisons simples adoptent un arrangement tétraédrique autour d'eux. L'atome est au centre, les doublets étant dirigés vers les sommets. Environnement tétraédrique pour, pyramidal pour N et coudé pour. 2 ) Atomes engagés dans une liaison double Molécule d'éthylène 2 4 : Les atomes de la molécule sont contenus dans un plan. Les liaisons = 2 forment la lettre Y. Molécule de dioxyde de carbone 2 : La molécule est linéaire. Molécule d'acide nitreux N 2 : N

5 Les doublets des atomes N et sont contenus dans un plan. onclusion : Les doublets d'un atome de carbone, d'azote ou d'oxygène impliqués dans une liaison double se répartissent dans un plan. 3 ) Atomes ou N engagés dans une liaison triple Molécule d'éthyne (ou acétylène) 2 4 Molécule d'acide cyanhydrique N N onclusion : les doublets des atomes et N se répartissent linéairement. Résumé : Arrangement des liaisons dans l'espace Atomes, N et engagés dans des liaisons simples Atomes, N et engagés dans une liaison double Atomes et N engagés dans une liaison triple tétraèdre plan linéaire IV_ Isomérie Z/E 1 ) Isomérie Deux molécules de même formule brute mais de formules développées ou semi-développées différentes sont isomères. Exemple : la formule brute 2 6 est celle des molécules d'éthanol 3 2 et d'éther méthylique 3 3

6 2 ) Isomérie Z/E Elle concerne les molécules comportant une double liaison =. Pour une molécule de formule semi-développée A = B ; il existe deux configurations possibles du fait de la non rotation de la double liaison = : A Isomère Z : zusammen Exemple : isomères du but-2-ène doc 14 p ) Application : processus de la vision Isomérisation photochimique du Z-rétinal p. 121 B A Isomère E :entgegen B

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