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Chimie · Médecine, pharmacie & dentaire — 1ère année Pharmacie

Liaisons chimiques et géométrie moléculaire

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

La liaison chimique assure la stabilité des atomes en leur permettant d'atteindre la configuration électronique du gaz rare le plus proche (règle de l'octet ou du duet).

  • Liaison covalente : Partage d'électrons. Elle est polarisée si les électronégativités des atomes sont différentes.
  • Modèle VSEPR : Noté $AX_nE_m$, où $A$ est l'atome central, $X$ les atomes liés et $E$ les doublets non-liants.
  • Géométrie :
    • $AX_2$ : Linéaire ($180^\circ$)
    • $AX_3$ : Triangulaire plane ($120^\circ$)
    • $AX_4$ : Tétraédrique ($109,5^\circ$)
    • $AX_3E_1$ : Pyramide trigonale ($<109,5^\circ$)
    • $AX_2E_2$ : Coudée ($<109,5^\circ$)

Méthodes à maîtriser

  1. Schéma de Lewis : Calculer le nombre total d'électrons de valence, placer l'atome central (le moins électronégatif), relier les atomes et compléter les octets.
  2. Détermination VSEPR : Identifier $n$ (atomes liés) et $m$ (doublets non-liants sur l'atome central).
  3. Polarité : Une molécule est polaire si la somme vectorielle des moments dipolaires est non nulle.

Exemples corrigés

  • Molécule $H_2O$ : $O$ (Z=8) a 6 électrons de valence. $H$ en a 1. $O$ est l'atome central. $AX_2E_2$. Géométrie coudée.
  • Molécule $CH_4$ : $C$ (Z=6) a 4 électrons. $AX_4$. Géométrie tétraédrique.

Erreurs fréquentes

  • Oublier les doublets non-liants sur l'atome central lors de la détermination de la géométrie.
  • Confondre la géométrie électronique (incluant les doublets) et la géométrie moléculaire (position des noyaux).
  • Croire qu'une molécule avec des liaisons polarisées est forcément polaire (ex: $CO_2$ est apolaire car linéaire).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Liaisons chimiques et géométrie moléculaire

1/4

Quelle est la géométrie de la molécule $BeCl_2$ ($Z_{Be}=4, Z_{Cl}=17$) ?

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre liaison covalente et ionique ?
  1. La liaison covalente repose sur le partage d'électrons entre deux atomes non-métaux.
  2. La liaison ionique résulte d'un transfert d'électrons d'un métal vers un non-métal, créant des ions attirés par force électrostatique.

💡 À retenir : La différence d'électronégativité ($\Delta\chi$) élevée favorise le caractère ionique.

Kifach n-3ref l'atome central f-chi molécule ?
  1. L'atome central est généralement celui qui a la plus faible électronégativité (sauf l'hydrogène qui ne peut jamais être central).
  2. C'est souvent l'atome qui peut former le plus grand nombre de liaisons.

💡 À retenir : Dans $CO_2$, le Carbone est central car il est moins électronégatif que l'Oxygène.

Pourquoi l'angle de H2O est 104,5^circ et pas 109,5^circ ?
  1. La géométrie de base est tétraédrique ($109,5^\circ$).
  2. Les deux doublets non-liants sur l'atome d'oxygène occupent plus d'espace que les doublets liants.
  3. Ils exercent une répulsion plus forte qui "écrase" les liaisons $O-H$.

💡 À retenir : Les doublets non-liants repoussent davantage les liaisons que les autres doublets.

Chno hiya l-far9 bin géométrie électronique w géométrie moléculaire ?
  1. Géométrie électronique : prend en compte la disposition de tous les doublets (liants et non-liants).
  2. Géométrie moléculaire : ne décrit que la position des atomes dans l'espace.

💡 À retenir : Pour $H_2O$, la géométrie électronique est tétraédrique, mais la moléculaire est coudée.

Comment calculer le nombre de doublets non-liants ?
  1. Déterminer le nombre d'électrons de valence de l'atome central.
  2. Soustraire le nombre d'électrons utilisés pour les liaisons.
  3. Diviser le reste par 2.

💡 À retenir : $m = \frac{V - n}{2}$ où $V$ est le nombre d'électrons de valence.

Est-ce que toutes les molécules avec des liaisons polaires sont polaires ?

Non. Si la géométrie est symétrique, les moments dipolaires s'annulent. Exemple : $CO_2$ ($O=C=O$) est apolaire malgré des liaisons $C=O$ polarisées.

💡 À retenir : La polarité dépend de la géométrie globale de la molécule.

Wach l'hydrogène y-kder y-kon atome central ?

Non, l'hydrogène ne possède qu'un seul électron de valence et ne peut former qu'une seule liaison covalente. Il est toujours en périphérie.

💡 À retenir : L'hydrogène respecte la règle du duet.

Qu'est-ce qu'une liaison dative (ou de coordination) ?

C'est une liaison covalente où les deux électrons proviennent du même atome (donneur) vers un autre atome (accepteur) possédant une lacune électronique.

💡 À retenir : Elle est souvent représentée par une flèche.

Comment savoir si une molécule respecte la règle de l'octet ?

En comptant le nombre d'électrons entourant chaque atome dans le schéma de Lewis. Chaque atome doit être entouré de 8 électrons (sauf H qui en veut 2).

💡 À retenir : Certains éléments comme le Bore ($BF_3$) sont en défaut d'octet.

Est-ce que les gaz rares forment des liaisons ?

Dans les conditions normales, non, car leur couche de valence est saturée, ce qui leur confère une grande stabilité chimique.

💡 À retenir : Ils sont chimiquement inertes.

Pourquoi le moment dipolaire est-il important ?

Il permet de quantifier la polarité d'une molécule, ce qui influence ses propriétés physiques comme la solubilité et les points d'ébullition.

💡 À retenir : Plus le moment dipolaire est élevé, plus la molécule est polaire.

Comment dessiner le schéma de Lewis de NH3 ?
  1. $N$ (5e-) est central, $3H$ (1e- chacun) sont liés.
  2. Total = 8 électrons.
  3. 3 liaisons $N-H$ utilisent 6 électrons.
  4. Reste 2 électrons sur $N$ (un doublet non-liant).

💡 À retenir : $NH_3$ a une structure pyramidale.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit l'ion ammonium $NH_4^+$.

  1. Donner la structure de Lewis.
  2. Déterminer sa géométrie.
  3. Quel est l'angle de liaison attendu ?
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Comparer les molécules $CH_4$ et $CCl_4$. Sont-elles polaires ?

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

On considère la molécule de trifluorure de bore $BF_3$.

  1. Établir le schéma de Lewis de $BF_3$ ($Z_B=5, Z_F=9$).
  2. Déterminer la géométrie de la molécule selon VSEPR.
  3. La molécule est-elle polaire ? Justifier.
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