CHIMIE Cours - Classe de première S

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Lumière - première S
Chapitre 8: La structure des molécules

La géométrie des molécules

Comment déterminer la géométrie d'une molécule
Les représentations précédente ( formule brute, développée ou de Lewis ) permettent de rendre compte de la composition d'une molécule, de l'enchainement des atome et de la présence des doublets non liant mais elles ne fournissent pas d'information sur la répartition spatiales des atomes dans une molécule.
Cependant la géométrie d'une molécule peut être déterminée en utilisant quelques principes simples:.
La géométrie d'une molécule dépend de l'orientation des liaisons par rapport aux atomes donc les doublets liants et non liants sont donc responsables de la géométrie d'une molécule.
Ces doublets étant constitués d'électrons chargés négativement ils ont tendance à se repousser.
Une molécule adopte donc la géométrie qui lui confère la plus grande stabilité en éloignant le plus possible les uns des autres les doublets liants et non liant.

La représentation de Cram
Pour indiquer la répartition spatiale des atomes dans une molécule on peut utiliser la représentation de Cram qui utilise les conventions suivantes:

Un trait plein correspond à une liaison dans le plan de représentation Un triangle en contours pleins correspond à une liaison qui pointe vers l'avant du plan de représentation Un triangle hachuré représente une liaison qui pointe vers l'arrière du plan de représentation
liaison dans le plan de représentation - cram liaison pointant en avant - cram liaison pointant en arrière - cram

Géométrie de quelques molécules simples
Si l'on applique le principe d'éloignement maximum alors on peut prévoir la géométrie d'une molécule simple constituée d'un atome central respectant la règle de l'octet. Un tel atome comport au total 8 électrons sur sa couche externe et il est donc entouré de 4 doublets ( liants et non liants ). L'éloignement maximal aboutit à une géométrie où les doublets forment un tétraèdre.
Cas du méthane
Le méthane à pour formule CH4. Le carbone central est entouré de 4 doublets liant qui donnent effectivement à la molécule une forme tétraèdrique.

Répartition des doublets autour  du carbone Géométrie de la molécule de méthane
Représentation de cram du methane avec doublet non lian Représentation de cram du methane avec doublet non lian

Cas de l'ammoniac
L'ammoniac a pour formule NH3. L'azote central est entouré de 3 doublets liants et d'un doublet non liant. Le tétraèdre formée par tous les doublets n'est donc pas complet puisque l'un d'entre eux n'est lié a aucun atome. L'azote et les hydrogènes auxquels il est lié s'inscrivent donc dans une forme pyramidale.

Répartition des doublets autour  de l'azote Géométrie de la molécule d'ammoniac
Représentation de Cram de l'ammoniac avec les doublet non liant Geométrie de l'ammoniac avec la représentation de Cram

Cas de l'eau
L'eau a pour formule H2O.  L'oxygène central est entouré de 2 doublets liants et de 2doublets non liants. Le tétraèdre formée par tous les doublets n'est donc pas complet puisque deux d'entre eux ne sont liés a aucun atome. L'oxygène et les deux hydrogènes auxquels il est lié s'inscrivent donc dans une forme en " V ", on aussi de forme coudée.

Répartition des doublets autour  de l'oxygène Géométrie de la molécule d'eau
Cram eau avec doublet non liant Géométrie molécule d'eau

 

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