Transcript Des atomes aux molécules
Des atomes aux molécules
H 2 O NH 3 H 3 O + 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
He Ne Ar
Z
2 10 18
Formule électronique
K 2 K 2 L 8 K 2 L 8 M 8 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
Numéro atomique Z = nombre de protons du noyau = nombre d’électrons Formule électronique Nombre d’é sur la couche externe Nombre d’é manquants pour avoir un duet ou un octet Nbre de liaisons covalentes que l’atome doit faire = nombre de
doublets liants
Nbre d’é restants sur la couche externe Nbre de doublets
non liants
H
1 K 1 1 2 -1 = 1 1 1 – 1 = 0 0
C
6 K 2 L 4 4 8 - 4 = 4 4 4 – 4 = 0 0
N
7 K 2 L 5 5 8 – 5 = 3 3 5 – 3 = 2 1 et doublets non-liants Chaque atome échange un certain nombre d’électrons avec d’autres atomes.
O
8 K 2 L 6 6 8 – 6 = 2 2 6 – 2 = 4 2
Atome
Nbre de liaisons covalentes que l’atome doit faire = nombre de
doublets liants
Nbre de doublets
non liants
H
1 0
C
4 0
N
3 1
O
2 2 Formules développées de H 2 , O 2 , H 2 O, CO 2 , NH 3 et CH 4 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).
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Vérifions le nombre de liaisons de chaque atome dans la formule développée de la tyrosine: Exercice
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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:
Atome
et on indique autour de chaque atome les doublets non liants par des petits traits
H C N O
Nbre de liaisons covalentes que l’atome doit faire = nombre de
doublets liants
Nbre de doublets
non liants
1 0 4 0 3 1 2 2 Dans la représentation de Lewis, on voit bien que chaque atome possède un duet ou un octet.
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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:
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Ainsi, la molécule de Méthane CH 4 est tétraédrique: Molécules simples Celle d’ammoniac NH 3 est pyramidale: La molécule d’eau H 2 O est coudée:
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Cas d’une double liaison 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 environnement trigonal plan: autour de lui, 3 liaisons coplanaires Il n’y a pas de libre rotation autour de C=C Par exemple, dans l’éthylène, C sont tous égaux à 120°: 2 H 6 , les centres des 6 atomes sont coplanaires, les 6 angles de liaison
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Cas de 2 doubles liaisons La molécule de dioxyde de carbone CO 2 linéaire est Le carbone central a un environnement linéaire (les centres des 3 atomes sont alignés).
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Cas d’une triple liaison Les centres des 3 atomes sont alignés (environnement linéaire pour un carbone triplement lié).
Récapitulatif
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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: La double liaison C=C empêche la libre rotation autour de l’axe carbone-carbone Isomère Z, les 2 groupes CH 3 sont du même côté de la double liaison (Zusammen = ensemble).
Isomère E, les 2 groupes CH 3 sont de part et d’autre de la double liaison (Entgegen = opposé).
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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.
Photo-isomérisation 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.