Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

10.2: Théorie VSEPR et l'effet des doublets libres
TABLE DES
MATIÈRES

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
VSEPR Theory and the Effect of Lone Pairs
 
TRANSCRIPTION

10.2: Théorie VSEPR et l'effet des doublets libres

Effet des doublets libres d'électrons sur la géométrie des molécules

Il est important de noter que la géométrie des doublets d'électrons autour d'un atome central n'est pas la même chose que sa structure moléculaire. La structure moléculaire décrit l'emplacement des atomes et non celui des électrons. La géométrie qui inclut tous les doublets d'électrons est la géométrie des doublets d'électrons. Les géométries de doublets d'électrons décrivent toutes les régions où se situent des électrons, les liaisons ainsi que les doublets libres. La structure qui inclut uniquement la disposition des atomes dans la molécule est appelée la structure moléculaire. Les géométries de doublets d'électrons seront les mêmes que les structures moléculaires lorsqu'il n'y a pas de doublets libres d'électrons autour de l'atome central, mais elles seront différentes lorsqu'il y a des doublets libres présents sur l'atome central.

Par exemple, la molécule de méthane, CH4, qui est le principal composant du gaz naturel, possède quatre doublets liants d'électrons autour de l'atome de carbone central ; la géométrie des doublets d'électrons est tétraédrique, tout comme la structure moléculaire. D'autre part, la molécule d'ammoniac, NH3, possède également quatre doublets d'électrons associés à l'atome d'azote et possède donc une géométrie de doublets d'électrons tétraédriques. Une de ces régions, cependant, est un doublet libre, qui n'est pas compris dans la structure moléculaire, et ce doublet libre influence la forme de la molécule.

Distorsions d'angle basées sur la théorie VSEPR

Les petites distorsions des angles idéaux peuvent provenir de différences au niveau de la répulsion entre diverses régions de densité électronique. La théorie VSEPR prédit ces distorsions en établissant un ordre de répulsion et un ordre de la quantité d'espace occupée par différents types de doublets électroniques. L'ordre des répulsions des doublets d'électrons, de la répulsion la plus élevée à la plus faible, est le suivant :

doublet libre-doublet libre > doublet libre-doublet liant > doublet liant-doublet liant.

Cet ordre de répulsion détermine la quantité d'espace occupée par les différentes régions d'électrons. Un doublet libre d'électrons occupe une région de l'espace plus grande que les électrons dans une triple liaison ; à leur tour, les électrons dans une triple liaison occupent plus d'espace que ceux dans une double liaison, et ainsi de suite. L'ordre des tailles, de la plus grande à la plus petite, est le suivant :

doublet libre > liaison triple > liaison double > liaison simple.

Dans la molécule d'ammoniac, les trois atomes d'hydrogène attachés à l'azote central ne sont pas disposés dans une structure moléculaire plane trigonale plate, mais plutôt dans une pyramide trigonale tridimensionnelle avec l'atome d'azote à l'apex et les trois atomes d'hydrogène formant la base. Les angles de liaison idéaux dans une pyramide trigonale sont basés sur la géométrie de doublets d'électrons tétraédrique. Encore une fois, il y a de légers écarts par rapport aux idéaux parce que les doublets libres occupent des régions de l'espace plus grandes que les électrons liants. Les angles de liaison H–N–H dans NH3 sont légèrement plus petits que l'angle de 109,5° dans un tétraèdre régulier parce que la répulsion doublet libre-doublet liant est plus grande que la répulsion doublet liant-doublet liant.

Selon la théorie VSEPR, les localisations des atomes terminaux sont équivalentes dans les géométries de doublets d'électrons linéaires, planes trigonales et tétraédriques. Peu importe quel X est remplacé par un doublet libre, car les molécules peuvent être tournées pour changer les positions. Pour les géométries de doublets d'électrons bipyramidales trigonales, cependant, il existe deux positions de X distinctes, une position axiale (si nous tenons le modèle d'une bipyramide trigonale par les deux positions axiales, nous avons un axe autour duquel nous pouvons faire pivoter le modèle) et une position équatoriale (trois positions forment un équateur autour du milieu de la molécule). La position axiale est entourée d'angles de liaison de 90°, alors que la position équatoriale dispose de plus d'espace en raison des angles de liaison de 120°. Dans une géométrie de doublets d'électrons bipyramidale trigonale, les doublets libres occupent toujours des positions équatoriales car ces positions plus spacieuses peuvent plus facilement accueillir les doublets libres qui sont plus grands.

Lorsqu'un atome central a deux doublets libres d'électrons et quatre régions liantes, nous avons une géométrie de doublets d'électrons octaédrique. Les deux doublets libres se trouvent sur des côtés opposés de l'octaèdre (à 180° l'un de l'autre), ce qui donne une structure moléculaire plane carrée qui minimise les répulsions doublet libre-doublet libre.

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

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter