© copyright 2013 Jacques Ardissone
Des atomes
aux molécules Une molécule est un assemblage d’atomes électriquement neutre.
Les atomes des gaz rares sont
extrêmement stables et ne s’associent pas en molécules.
Leur structure électronique est donc très stable.
Atome Z Formule
électronique
He 2 K2
Ne 10 K2L8
Ar 18 K2L8M8
Structure électronique externe en duet (2e- sur la couche K) ou en octet.
H2O NH3 H3O+
Stabilité des gaz rares
Des atomes
aux molécules Comment les autres atomes peuvent-ils obéir à la règle du duet ou de l’octet et devenir plus stables?
Reprenons une partie du tableau du TP:
Atome H C N O
Numéro atomique Z = nombre de
protons du noyau = nombre d’électrons 1 6 7 8
Formule électronique K1 K2L4 K2L5 K2L6
Nombre d’é sur la couche externe 1 4 5 6
Nombre d’é manquants pour avoir un
duet ou un octet 2 -1 = 1 8 - 4 = 4 8 – 5 = 3 8 – 6 = 2
Nbre de liaisons covalentes que l’atome
doit faire = nombre de doublets liants 1 4 3 2
Nbre d’é restants sur la couche externe 1 – 1 = 0 4 – 4 = 0 5 – 3 = 2 6 – 2 = 4
Nbre de doublets non liants 0 0 1 2
Chaque atome échange un certain nombre d’électrons avec d’autres atomes.
Doublets liants
et doublets non-liants
Atome H C N O Nbre de liaisons covalentes que l’atome
doit faire = nombre de doublets liants 1 4 3 2
Nbre de doublets non liants 0 0 1 2
Formules développées de H2, O2, H2O, CO2, NH3 et CH4
Retenons qu’une liaison covalente est la mise en commun de 2 é
entre 2 atomes (1 é par atome): on la représente par un trait horizontal ou vertical elle représente un doublet liant.
Une liaison covalente peut être double ( 2 traits parallèles soit 2 doublets liants) ou triples (3 traits parallèles soit 6 é échangés).
Des atomes
aux molécules Vérifions le nombre de liaisons de chaque atome dans la formule
développée de la tyrosine:
Exercice
Des atomes aux molécules
Représentation de Lewis d’une molécule:
Dans cette représentation, le symbole de l’élément représente le noyau de l’atome et les électrons des couches internes.
Les liaisons sont représentées par des tirets:
et on indique autour de chaque atome les doublets non liants par des petits traits
Atome H C N O
Nbre de liaisons covalentes que l’atome
doit faire = nombre de doublets liants 1 4 3 2
Nbre de doublets non liants 0 0 1 2
Dans la représentation de Lewis, on voit bien que chaque atome possède un duet ou un octet.
Des atomes aux molécules
Géométrie des
molécules.
Pour une stabilité maximale, les 4 doublets,
qu’ils soient liants ou non liants, se repoussent au maximum dans une molécule et adoptent une
disposition tétraédrique:
Des atomes aux molécules
Molécules simples
Ainsi, la molécule de Méthane CH4
est tétraédrique:
Celle d’ammoniac NH3 est
pyramidale:
La molécule d’eau H2O est coudée:
Des atomes aux molécules
Cas d’une double liaison C=O, C=N
ou C=C:
Les doublets qu’ils soient liants ou non-liants s’écartent au maximum dans l’espace.
L’atome de carbone a un environnement
trigonal plan: autour de lui, 3 liaisons coplanaires
Par exemple, dans l’éthylène, C2H6, les centres des 6 atomes sont coplanaires, les 6 angles de liaison sont tous égaux à 120°:
Il n’y a pas de libre rotation autour de
C=C
Des atomes aux molécules
Cas de 2 doubles liaisons
Le carbone central a un environnement linéaire (les centres des 3 atomes sont alignés).
La molécule de dioxyde de
carbone CO2 est linéaire
Des atomes aux molécules
Cas d’une triple liaison
Récapitulatif
Les centres des 3 atomes sont alignés (environnement linéaire pour un carbone triplement lié).
Des atomes aux molécules
Isomérie Z/E
Des molécules sont dites isomères si elles ont la même formule brute mais sont différentes par la disposition des atomes ou des groupes d’atomes dans l’espace.
Par exemple avec le but-2ène, il y a 2 isomères:
Isomère Z, les 2 groupes CH3 sont du même côté de la double liaison
(Zusammen = ensemble).
Isomère E, les 2 groupes CH3 sont de part et d’autre de la double liaison (Entgegen = opposé).
La double liaison C=C empêche la libre rotation
autour de l’axe carbone-carbone
Des atomes
aux molécules Pour passer d’un isomère à l’autre, il faut lui
fournir de l’énergie pour casser provisoirement une des 2 liaisons C=C mais pas les 2.
La liaison C-C devenant simple pour un temps, elle permet la libre rotation autour de son axe.
L’isomère (Z), par exemple, peut alors se transformer en isomère (E).
Ceci est possible, par exemple, sous l’effet de la lumière, on parle alors de photo-isomérisation.
Photo-isomérisation
