LA LIAISON COVALENTE. + H H ( " " : doublet de liaison)

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Achille Pagé
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1 LA LIAISON COVALENTE I Modèle de Lewis 1) ypothèses - mise en commun de deux électrons de spin opposés - obtenir une configuration électronique stable (règle de l octet) Exemple 1 : molécule de 2 (homonucléaire) : 1s 1 + ( " " : doublet de liaison) Configuration de 2 électrons stables (configuration de e : 1s 2 ) Exemple 2 : molécule de F, acide fluorhydrique (hétéronucléaire) : 1s 1.. F : 1s 2 2s 2 2p 5 F doublet liant doublet non liant tend vers la configuration de e F tend vers la configuration de Ne F satisfait à la règle de l octet. NB : électrons concernés : électrons de la couche de valence Il existe des exceptions à la règle de l octet 2) Electrons de valence et valence d un atome - localisation des électrons de valence : couche externe (n le plus élevé) faible énergie - valence (ou état de valence) d un atome : V = nb delaisons que peut former un atome V = nb d ' électrons célibataires

2 - état fondamental - états excités dans la même sous-couche (extension de valence) Exemple 1 : le dioxygène O 2 O (Z=8) : 1s 2 2s 2 2p 4 couche de valence : 6 électrons de valence V = 2 2 liaisons le plus fréquemment Excitation impossible pour extension de valence (pas de 2d) Exception pour l oxygène : 3 liaisons pour 3 O + Exemple 2 : le carbone C (Z=6) : 1s 2 2s 2 2p 2 couche de valence : 4 électrons de valence Etat fondamental : V = 2 deux liaisons Etat excité : V = 4 4 liaisons (chimie organique) Exemple 3 : le phosphore P (Z=15) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3d 0 valence : Etat fondamental : V = 3 trois liaisons Etat excité : V = 5 5 liaisons 3) Ecriture des formules de molécules selon Lewis (cf fiche Ecriture des formules de molécules selon Lewis) 4) Mésomérie et résonance (cf fiche Ecriture des formules de molécules selon Lewis) Modèle de Lewis : localisation des électrons entre atomes liés. Exceptions : le modèle ne concorde pas avec l expérience. Exemple 1 : Ozone O 3 O (Z=8) : 1s 2 2s 2 2p 4

3 Formule de Lewis : O = O O 1 double et 1 simple Expérience : 2 liaisons identiques Ce sont des formes mésomères En résonance de poids identique. En réalité, le 2 ème doublet est partagé délocalisation des électrons : Exemple 2 : C 6 6 (Benzène), CO 3 2-, N 2 O (cf fiche Ecriture des formules de Lewis) Benzène 5) Les radicaux (libres) Ecriture (Lewis) : Nb pair d électrons : doublets (l, nl) Nb impair d électrons : radical Exemples : - C 3 : 7 électrons de valence - NO : 11 électrons de valence - NO 2 : 17 électrons de valence NB : La règle de l octet n est pas observée. Atomes radicaux :, Cl, O (très réactifs) La réactivité est due à l instabilité. Exemple 1 : Gaz d échappement hυ

4 O 2 (g) O 3 Création d ozone : affections respiratoires Exemple 2 : Dimérisation 2NO 2 (coloré) N 2 O 4 (incolore) Fabrication de NO 3 (acide nitrique) Exemple 3 : Fabrication du chlorure de Méthyl C 3 Cl (réactions photo-chimiques) Cl 2 2Cl hυ initiation Cl + C 4 C 3 + Cl propagation C3 + Cl 2 C 3 Cl + Cl Cl + C 3 C 3 Cl terminaison Cl + Cl Cl 2 II Modèle VSEPR Valence Shell Electron Pair Repulsion : Répulsion des paires électroniques de la couche de valence. Basée sur la minimisation des répulsions des doublets électroniques portés sur l atome central. 1) Introduction - La VSEPR utilise la notation de Lewis - La VSEPR renseigne surtout sur la géométrie des molécules : - stéréochimie (gaz, liquides, solutions) - cristallochimie (cristaux) - effet stérique réactivité Description : Longueur de liaison : d 1, d 2, d 3 Angles de liaisons : α, β Angle dièdre : γ A D d 3 d 1 α β γ B d 2 C

5 2) Ecriture A X m E n A : Atome central X : «partenaire(s)», m : leur nombre E : doublet libre sur A, n : leur nombre NB : on assimile une liaison multiple à une liaison simple. Représentation dans l espace : Dans le plan En avant dans le plan En arrière du plan Exemple : C 4 N 3 C N θ θ ) Figure de répulsion et géométrie Figure de répulsion (FR) : arrangement des groupements électroniques autour de l atome central. Géométrie : figure (polyèdre) représentant la molécule. Exemple : C 4 type : AX 4 FR : tétraèdre Géométrie : tétraèdre Angle : ) Limites du modèle VSEPR - ne donne pas la valeur exacte des angles Exemple : 2 O type : AX 2 E 2 FR : tétraèdre Géométrie : en V Angle : modèle : 109,5, réalité : 105

6 - énergie de liaison incorrecte 5) Le moment dipolaire µ Dipôle : système formé de 2 charges égales de signes opposés séparées par une distance d : A δ+ A δ- ur ur µ = δ d

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