Des atomes aux molécules

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Des atomes
aux molécules
H2O
NH3
H3O+
Stabilité des gaz
rares
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.
© copyright 2013 Jacques Ardissone
Des atomes
aux molécules
Doublets liants
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
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
0
0
1
2
Nombre d’é manquants pour avoir un
duet ou un octet
Nbre de doublets non liants
et doublets non-liants Chaque atome échange un certain nombre
d’électrons avec d’autres atomes.
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
Exercice
Vérifions le nombre de liaisons de
chaque atome dans la formule
développée de la tyrosine:
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
Ainsi, la molécule de
Méthane CH4
est tétraédrique:
Molécules simples
Celle d’ammoniac
NH3 est
pyramidale:
La molécule d’eau
H2O est coudée:
Des atomes
aux molécules
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
Cas d’une double
liaison C=O, C=N
ou C=C:
Il n’y a pas de libre Par exemple, dans l’éthylène, C H , les centres des
6
rotation autour de 6 atomes sont coplanaires, les 6 2angles
de liaison
C=C
sont tous égaux à 120°:
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
Les centres des 3 atomes sont alignés
(environnement linéaire pour un carbone
triplement lié).
Récapitulatif
Des atomes
aux molécules
Isomérie Z/E
La double liaison
C=C empêche la
libre rotation
autour de l’axe
carbone-carbone
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).
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
Photo-isomérisation 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.

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