Théorie VSEPR et formes de base

Vue d’ensemble de la théorie VSEPR

La théorie de la répulsion des doublets électroniques de la couche de valence (théorie VSEPR) nous permet de prédire la structure moléculaire, y compris les angles de liaison approximatifs autour d’un atome central, d’une molécule à partir de l’examen du nombre de liaisons et des doublets libres d’électrons dans sa structure de Lewis. Le modèle VSEPR suppose que les doublets d’électrons de la couche de valence d’un atome central adoptent une disposition qui minimise les répulsions entre ces doublets d’électrons en maximisant la distance qu’il y a entre eux. Les électrons de la couche de valence d’un atome central forment soit des doublets d’électrons liants, situés principalement entre des atomes liés, soit des doublets libres. La répulsion électrostatique de ces électrons est réduite lorsque les différentes régions de haute densité électronique adoptent des positions aussi éloignées que possible les unes des autres.

La théorie VSEPR prévoit la disposition des doublets électroniques autour de chaque atome central et, généralement, la disposition correcte des atomes dans une molécule. Nous devrions comprendre, cependant, que la théorie ne considère que les répulsions entre les doublets électroniques. D’autres interactions, telles que les répulsions noyau-noyau et les attractions électron-noyau, sont également impliquées dans la disposition finale que les atomes adoptent dans une structure moléculaire particulière.

Application de la théorie VSEPR

La théorie VSEPR peut être utilisée pour prévoir la structure des molécules. Par exemple, nous allons prédire la structure d’une molécule de CO₂ gazeux. La structure de Lewis du CO₂ (figure 1) ne montre que deux groupes d’électrons autour de l’atome de carbone central. Avec deux groupes liants et aucun doublet d’électrons libre sur l’atome central, les liaisons sont aussi éloignées que possible, et la répulsion électrostatique entre ces régions de haute densité d’électrons est réduite au minimum lorsqu’elles se trouvent sur des côtés opposés de l’atome central. L’angle de liaison est de 180°.

Le tableau ci-dessous illustre les géométries de doublets d’électrons qui minimisent les répulsions entre les régions à haute densité électronique (liaisons et/ou doublets libres). Deux régions de densité électronique autour d’un atome central dans une molécule forment une géométrie linéaire ; trois régions forment une géométrie plane trigonale ; quatre régions forment une géométrie tétraédrique ; cinq régions forment une géométrie bipyramidale trigonale et six régions forment une géométrie octaédrique.

	BeF2	BF 3	CH4	PCl5	SF6
Nombre de régions d’électrons	2	3	4	5	6
Géométrie de la région d’électrons	Linéaire ; angle de 180°	Plane trigonale ; tous les angles de 120°	Tétraédrique ; tous les angles de 109,5°	Bipyramidale trigonale, angles de 90° ou 120°.	Octaédrique ; tous les angles de 90° ou 180°.
Disposition spatiale

Tableau 1. Les géométries de base des doublets d’électrons prévues par la théorie VSEPR optimisent l’espace autour de n’importe quelle région de densité d’électrons (liaisons ou doublets libres).

Ce texte a été adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 7.6 : Structure moléculaire et polarité.