Au programme de ce chapitre
- I. Le principe : les doublets se repoussent
- II. Prévoir la forme d'une molécule
- III. S'entrainer
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
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Un exemple corrigé
Exemple
- CO2 : O=C=O, aucun doublet non liant sur C. 2 directions → linéaire, 180°.
- NH3 : 3 atomes H et 1 doublet non liant sur N. 4 directions → doublets en tétraèdre, mais forme pyramidale (l'azote au sommet d'une pyramide dont la base est formée par les trois H).
- H2O : 2 atomes H et 2 doublets non liants sur O. 4 directions → forme coudée, environ 104,5°.
Lexique
- géométrie moléculaire
- disposition des atomes d'une molécule dans l'espace
- tétraèdre
- pyramide à quatre faces triangulaires ; les liaisons pointent vers ses sommets
- molécule coudée
- molécule à trois atomes dont les liaisons forment un angle (comme H2O)
- VSEPR
- modèle de répulsion des doublets électroniques de la couche de valence
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — compter une double liaison pour deux directions. Dans CO2, le carbone est relié à deux atomes d'oxygène par des liaisons doubles : il n'y a que 2 directions, donc la molécule est linéaire (180°), pas tétraédrique.
Piège — décrire la forme avec les doublets non liants. NH3 a 4 directions, mais on décrit seulement la position des atomes : la forme est pyramidale, pas tétraédrique. De même H2O est coudée.
Attention Ne déduis pas la forme du nombre d'atomes seulement : CO2 et H2O ont tous deux 3 atomes, mais CO2 est linéaire et H2O coudée, à cause des deux doublets non liants de l'oxygène. Et une double liaison compte pour une seule direction.
L'astuce du prof
Astuce Pour voir les formes en trois dimensions, construis-les avec un modèle moléculaire (boules et bâtonnets) ou avec des ballons de baudruche gonflés et attachés ensemble par le nœud : quatre ballons prennent tout seuls la forme d'un tétraèdre.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Trois molécules, trois formes
Prévois la forme et l'angle approximatif de a) SiH4 ; b) NCl3 ; c) OF2. (Si : 4 électrons de valence ; N : 5 ; O : 6)
Voir la correction
a) Le silicium forme 4 liaisons et n'a pas de doublet non liant : 4 directions, forme tétraédrique, angle de 109,5°. b) L'azote forme 3 liaisons et garde 1 doublet non liant : 4 directions, forme pyramidale, angle d'environ 107°. c) L'oxygène forme 2 liaisons et garde 2 doublets non liants : 4 directions, forme coudée, angle d'environ 104,5°.
Exercice 2 — Autour de chaque carbone
Précise le nombre de directions et la géométrie autour de chaque atome de carbone dans l'éthane CH3–CH3, l'éthène CH2=CH2 et l'éthyne HC≡CH.
Voir la correction
Je compte les atomes liés à chaque carbone, sans m'occuper de la multiplicité des liaisons. Éthane : 4 atomes liés (3 H et 1 C), donc 4 directions et une forme tétraédrique (109,5°). Éthène : 3 atomes liés (2 H et 1 C, la double liaison compte pour une direction), donc triangulaire plane (120°). Éthyne : 2 atomes liés (1 H et 1 C), donc linéaire (180°).