© 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

Géométriedes

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 deMéthane CH4

est tétraédrique:

Celle d’ammoniac NH3 est pyramidale:

La molécule d’eauH2O est coudée:

Des atomes aux molécules

Cas d’une doubleliaison 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 environnementtrigonal 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 doublesliaisons

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 carbonetriplement 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