Chapitre 5: De la 2D vers la 3D. A) Rappels. UNIVERSITE DES ANTILLES Faculté de médecine Cours de Mr PELMARD Robert ag.

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1 UIVERSITE DES ATILLES Faculté de médecine Cours de Mr PELMARD Robert ag.fr UE 15 Chapitre 5: De la 2D vers la 3D. A) Rappels La théorie de LEWIS présente un schéma des liaisons dans la molécule en 2D, c est à dire dans un plan. Considérons le complexe de formule brute (FeC ) 2+. La formule brute ne donne pas beaucoup de renseignements sur l arrangement planaire et encore moins sur l arrangement tridimensionnel encore appelé arrangement spatial. Une autre écriture de la formule de ce complexe donne un peu plus d informations: Fe (C8112)5 2+. n sait que dans ce complexe, l atome de fer II est lié à 5 reprises au même motif : C C 3 La molécule en 2D ( C ) LEWIS dit que dans ce complexe : un atome de fer est lié à 5 reprises à la molécule dessinée ci- dessus. LEWIS ne donne pas plus d informatios. n est arrivé à la limite de la théorie de LEWIS. L étude de ce complexe sera terminée en fin de chapitre. Considérons une molécule beaucoup plus simple C4 La structure de LEWIS ne donne aucune indication sur sa géométrie spatiale. Elle dit simplement que l atome de carbone est lié à 4 atomes de carbone.

2 a) Théorie VSEPR ou théorie de GILLEPSIE La théorie de le répulsion des paires électroniques de valence repose sur les interactions des électrons de valence entre eux. En d autres termes, la théorie de Gillepsie ne s intéressera qu aux électrons de valence. Les électrons de valence vont s organiser de manière à minimiser la répulsion qui existe entre eux. Une liaison est formée de 2 électrons. La théorie cherche à prédire la forme d une molécule à partir du décompte des paires d électrons de liaisons et des paires d électrons libres portées par chaque atome en core appelées paires d électrons non liants. Il existe des paires d électrons de valence de liaison et des paires d électrons de valence libres (paires non liantes) : Paire d'électrons non liants Paire d'électrons de liaison La paire d électrons de liaison est bloquée entre deux noyaux ( proton et le noyau de l oxygène qui contient 8 protons). Cette paire d électrons est gérée par deux noyaux, par conséquent, les électrons de cette paire seront «moins négatif», les électrons sont cernés par des charges positives. La paire d électrons non liants est gérée par un seul noyau (les protons de l oxygène). Cette paire d électrons n est pas cernée par deux noyaux. n dira que les électrons de cette paire «sont plus négatifs». Ces électrons vont se repouser davantage. Remarque : Je parle d électrons plus négatifs et de moins négatifs, c est pour la compréhension. Tous les électrons possèdent la même charge : - 1, Coulomb Il est aisé de comprendre que la paire d électrons non liante aura un effet répulsif plus important que la paire de liaison et ceci aura pour conséquence :

3 Les paires d électrons non- liants vont se repousser au maximum, ils vont se rapprocher des paires d électrons de liaison. Ces paires d électrons de liaison vont suivre le sens de la flèche. La molécule d eau aura une forme tétraédrique : α β angle α sera supérieur à l'angle β La molécule d'eau sera tétraédrique La théorie de Gillepsie permet de prédire la forme d une molécule à partir de sa formule de LEWIS. Un doublet non- liant est appelé E. Un doublet liant est appelé X Le nombre de doublet est indiqué par un indice qui suit la lettre Exemple : E2 veut dire que la molécule possède deux doublets non- liants X3 veut dire que la molécule possède 3 liaisons avec d autres atomes. n définit un groupe de Gillepsie pour chaque molécule et les doublets qui sont pris en compte sont ceux de l atome central : 2 ( l atome central est l oxygène) C4 ( l atome central est le carbone) 3 ( l atome central est l azote). Le groupe de Gillepsie pour une molécule s écrit : AXmEn Déterminons le groupe de la molécule d eau :

4 2 L atome central est l oxygène. La configuration électronique de l oxygène est : 1s 2 2s 2 2p 4 L oxygène possède 6 électrons de valence : 2 doublets X et 2 doublets E E E X X Pour la molécule d eau, le groupe est AX2E2. A chaque groupe correspond une géométrie. AX2E2 correspond à une molécule ayant la forme d un tétraèdre. La théorie donne la géométrie en fonction du groupe. La géométrie de la molécule dépend de la somme des indices m=n : m+n = 2, la molécule est linéaire m+n = 3, la molécule est triangulaire plane ou pyramidale à base carrée m+n = 4, la molécule est tétraédrique m+n =5, la molécule est une bipyramide trigonale m+n = 5, la molécule est un tétraèdre. Remarque : une liaison multiple est comptée pour une simple liaison. La molécule de formaldéhyde : C Atome central est le carbone de configuration 1s 2 2s 2 2p 2 La liaison double carbone-oxygène compte pour une simple liaison. le groupe de la molécule est AX3 Déterminons la géométrie de C3 +.

5 L atome central est le carbone. Le groupe est également AX3. Un carbocation est plan Limites de la théorie : Elle permet de trouver la géométrie de la plupart des molécules simples. Elle demeure incapable de trouver la géométrie d une molécule simple comme S2. Elle est incapable d expliquer la caractère paramagnétique des molécules comme 2. Terminons ce chapitre par le complexe du début : L atome central est le fer II ( Fe 2+ ). Le fer II possède une orbitale vide. La géométrie de ce complexe est AX5. rbitale vide pouvant acceuillir 2 ; C 2, C Fe 2+ Les atomes d'azote liés au fer par des liaisons de coordination Les 5 groupes (C8112) sont liés au fer par l atome d azote par 5 liaisons de coordination. Attention : les traits symbolisent la géométrie du complexe, il n existe pas de liaison azote- azote dans ce complexe. Il existe des liaisons de coordination entre le fer II et les 5 atomes d azote (ces liaisons ne sont pas représentées). Au niveau des alvéoles pulmonaires, le fer II capte une molécule de dioxygène, il le libère dans le muscle, puis, l orbitale redevient vide, capte une molécule de dioxyde de carbone qu elle va libérer au niveau des alvéoles pulmonaires et ce cycle s arrête quand l individu «part dans un autre monde». Voilà l explication du principe de la respiration.