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Partie : Observer : couleurs et imagesThème : Matières coloréesChap. VIII DES ATOMES AUX MOLECULES : GEOMETRIE OU STRUCTURE DES MOLECULESCompétences attendues :

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Academic year: 2022

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Cours de Physique – Chimie Classe de Première S Partie : Obser ver : couleurs et images

Thème : Matières colorées

Chap. VIII DES ATOMES AUX MOLECULES : GEOMETRIE OU STRUCTURE DES MOLECULES

Compétences attendues :

✔ Décrire à l'aide des règles du duet et de l'octet les liaisons que peut établir un atome (C, N, O, H) avec les atomes voisins.

✔ Interpréter la représentation de Lewis de quelques molécules simples.

✔ Mettre en relation la formule de Lewis et la géométrie de quelques molécules simples.

✔ Prévoir si une molécule présente une isomérie Z/E.

✔ Savoir que l'isomérisation photochimique d'une double liaison est à l'origine du processus de vision.

I. La représentation de Lewis des molécules 1°) Stabilité chimique des gaz nobles

Contrairement aux autres atomes, qui ne restent pas isolés, mais forment des édifices (molécules ou ions), les gaz nobles existent sous la forme d'atomes non associés.

Leur stabilité chimique provient de leur structure électronique en duet ou en octet.

He Z = 2 : (K)2 structure en duet Ne Z = 10 : (K)2 (L)8 structure en octet Ar Z = 18 : (K)2 (L)8 (M)8 structure en octet.

2°) Les règles du duet et de l'octet

Les atomes tendent à adopter la structure électronique stable des gaz nobles, c'est à dire à posséder 2 électrons (règle du duet) ou 8 électrons (règle de l'octet) sur leur couche externe.

La règle du duet s'applique à l'hydrogène, dont la couche externe est K. Les autres atomes vérifient la règle de l'octet.

Pour respecter la règle de duet ou de l'octet, un atome peut soit :

• perdre ou gagner des électrons et se transformer en ion ;

• se lier à d'autres atomes en formant avec eux des liaisons et constituer des molécules.

3°) La liaison covalente

4°) Représentation de Lewis d'une molécule

Une liaison simple est noté A−B , une liaison double A=B et une liaison triple A≡ B .

Les autres doublets constitués par les paires d'électrons externes ne participant pas à une liaison chimique, sont appelés doublets non liants. Les doublets non liants sont représentés par des tirets situés autour de l'atome auquel ils appartiennent.

Exemple : la molécule de fluorure d'hydrogène HF

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Cours de Physique – Chimie Classe de Première S

➢ Méthode de détermination de la représentation de Lewis

1. Chercher le numéro atomique de chaque atome, puis écrire la formule électronique.

2. Déterminer le nombre d'électron manquant à chaque atome pour atteindre une structure stable en duet ou en octet. En déduire le nombre maximum de liaison que peut établir cet atome.

3. Placer, entre les atomes, autant de doublets liants qu'il est possible.

4. Pour chaque atome, déterminer le nombre d'électrons de la couche externe, qui ne sont pas engagés dans un doublet liant.

5. En déduire le nombre de doublets non liants entourant chaque atome de la molécule (les électrons s'apparient en doublets).

6. Placer les doublets non liants autour de chaque atome.

➢ Autre méthode

1. On indique par un point les électrons de la couche externe pour chaque atome.

2. On relie par un trait les électrons présents en doublets non liant.

3. On relie par un trait les électrons célibataires entre deux atomes.

— doublets non liants

— doublet liant II. Forme géométrique des molécules

La représentation de Lewis d'une molécule permet de prévoir sa géométrie dans l'espace dans des cas simples.

1°) Répulsion des doublets d'électrons

2°) Géométrie de molécules simples

D'autres géométries existent. En l'absence de doublet non liant sur l'atome central, les molécules de méthanal et de dioxyde de carbone sont respectivement triangulaire et linéaire.

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H O

H O

H O H

H

O H

C H H

O

Méthanal

Molécule d'eau plane d'ammoniac

O C O

Dioxyde de carbone

N

H H

H

Molécule pyramidale

C

H H

H

H

Molécule de CH4 tétraédrique

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Cours de Physique – Chimie Classe de Première S III. L'isomérie Z/E

1°) Isomérie géométrique de la double liaison C=C

2°) Passage d'un isomère à l'autre

L'isomérisation photochimique du (Z)-11-rétinal contenu dans les cônes et bâtonnets de la rétine de l'œil est à l'origine du processus de la vision.

L'énergie transportée par la lumière provoque l'isomérisation du (Z)-11-rétinal en (E)-11-rétinal : ce changement de géométrie déclenche un signal électrique qui est transmis au cerveau : c'est la vision. Le (E)-11-rétinal est ensuite reconverti en (Z)-11-rétinal : le cycle peut recommencer.

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C C

R R'

H H

Isomère Z

O

lumière

O

(Z)-11-rétinal (E)-11-rétinal

C C

H

H R

R' Isomère E

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