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Chimie · Paramédical (ISPITS) — Kinésithérapie & rééducation

Liaisons chimiques et géométrie des molécules

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 stabilité des molécules repose sur la règle de l'octet ($Z \leq 18$) et du duet ($H$).

  • Liaison covalente : Partage d'un doublet d'électrons entre deux atomes.
  • Modèle VSEPR (Gillespie) : La géométrie est déterminée par la répulsion minimale entre les doublets (liants et non-liants) autour de l'atome central $A$.
  • Notation $AX_nE_m$ : $A$ (atome central), $X$ (atomes liés), $n$ (nombre de $X$), $E$ (doublets non-liants), $m$ (nombre de $E$).
  • Polarité : Une molécule est polaire si son moment dipolaire global est non nul (géométrie asymétrique).

Méthodes à maîtriser

  1. Établir la structure de Lewis : compter les électrons de valence, placer les doublets.
  2. Identifier le type $AX_nE_m$.
  3. Déduire la géométrie (linéaire, coudée, triangulaire, tétraédrique).
  4. Vérifier la polarité par la somme vectorielle des moments dipolaires.

Exemples corrigés

  • Molécule $H_2O$ : $O$ ($Z=8$) a 6 électrons de valence. $H$ en a 1. Structure : $O$ est lié à 2 $H$ et possède 2 doublets non-liants. Type $AX_2E_2$. Géométrie : coudée.
  • Molécule $CO_2$ : $C$ au centre, double liaison avec chaque $O$. Type $AX_2$. Géométrie : linéaire.

Erreurs fréquentes

  • Oublier les doublets non-liants sur l'atome central.
  • Confondre la géométrie de la molécule avec la disposition des doublets (ex: $H_2O$ est coudée, pas linéaire).
  • Négliger l'électronégativité pour déterminer la polarité des liaisons.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Liaisons chimiques et géométrie des molécules

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Quelle est la géométrie de la molécule $BeCl_2$ ($AX_2$) ?

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre doublet liant et non-liant ?
  1. Le doublet liant est partagé entre deux atomes pour former une liaison chimique.
  2. Le doublet non-liant appartient à un seul atome et ne participe pas à la liaison.

💡 À retenir : Les deux types de doublets comptent dans la répulsion VSEPR pour définir la géométrie.

Kifach n3ref wach la molécule polaire wla la ?
  1. Regarde la géométrie : si elle est symétrique, le moment dipolaire est nul (non-polaire).
  2. Si elle est asymétrique (comme $H_2O$ ou $NH_3$), les charges ne sont pas réparties également.

💡 À retenir : Une molécule est polaire si son centre de gravité des charges partielles positives et négatives ne coïncide pas.

Est-ce que tous les atomes doivent respecter la règle de l'octet ?

Non, l'hydrogène suit la règle du duet (2 électrons). Certains atomes comme le Bore ($BF_3$) peuvent être en défaut d'octets.

💡 À retenir : La règle de l'octet est une règle générale pour les éléments de la 2ème période ($C, N, O, F$).

Chno hiya l'utilité dyal modèle VSEPR ?

Il sert à prédire la forme géométrique 3D d'une molécule à partir de sa formule de Lewis en minimisant la répulsion entre les doublets d'électrons.

💡 À retenir : VSEPR = Valence Shell Electron Pair Repulsion.

Kifach n7seb les doublets liants et non-liants ?
  1. Calcule le nombre total d'électrons de valence de tous les atomes.
  2. Divise par 2 pour avoir le nombre total de doublets.
  3. Place les liaisons (liants) puis complète les octets avec les doublets restants (non-liants).

💡 À retenir : Le nombre total de doublets doit rester constant.

Pourquoi CO2 est linéaire et H2O est coudée ?
  1. $CO_2$ est de type $AX_2$ (0 doublet non-liant sur $C$), les liaisons s'éloignent au maximum (180°).
  2. $H_2O$ est de type $AX_2E_2$ (2 doublets non-liants sur $O$), ils repoussent les liaisons $O-H$ vers le bas.

💡 À retenir : Les doublets non-liants occupent plus d'espace et repoussent davantage les liaisons.

Est-ce que la liaison C-H est polarisée ?

La différence d'électronégativité entre $C$ (2,5) et $H$ (2,1) est très faible. On considère généralement la liaison $C-H$ comme apolaire.

💡 À retenir : Une liaison est polarisée si la différence d'électronégativité est significative (ex: $O-H$ ou $C=O$).

Comment représenter la géométrie d'une molécule tétraédrique ?

On utilise la représentation de Cram : un trait plein pour le plan, un triangle plein pour l'avant, et des pointillés pour l'arrière.

💡 À retenir : L'angle entre les liaisons dans un tétraèdre parfait est de 109,5°.

Est-ce que le nombre d'électrons de valence change si l'atome est chargé ?

Oui. Si l'ion est négatif (anion), on ajoute des électrons. S'il est positif (cation), on en retire.

💡 À retenir : Toujours ajuster le total des électrons de valence avant de dessiner Lewis.

Est-ce que la géométrie influence les propriétés physiques ?

Oui, la géométrie détermine la polarité, ce qui influence la solubilité et les températures de changement d'état.

💡 À retenir : Les molécules polaires sont souvent solubles dans les solvants polaires comme l'eau.

Pourquoi l'azote N forme 3 liaisons ?

L'azote a 5 électrons de valence. Pour atteindre 8 (octet), il lui manque 3 électrons, donc il forme 3 liaisons covalentes.

💡 À retenir : Nombre de liaisons = 8 - (électrons de valence).

Est-ce que les gaz rares forment des liaisons ?

Non, car leur couche externe est déjà saturée (octet complet), ils sont chimiquement inertes.

💡 À retenir : La stabilité électronique est le moteur de la formation des liaisons.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Comparer les molécules $CH_4$ et $CCl_4$.

  1. Donner la géométrie des deux molécules.
  2. Pourquoi $CH_4$ est-elle apolaire alors que $CCl_4$ est aussi apolaire malgré la forte électronégativité du Chlore ?
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Exercice 2

On considère la molécule d'ammoniac $NH_3$.

  1. Donner la structure électronique de $N$ ($Z=7$) et $H$ ($Z=1$).
  2. Établir la représentation de Lewis de $NH_3$.
  3. Déterminer le type $AX_nE_m$ et la géométrie.
  4. La molécule est-elle polaire ? Justifier.
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Exercice 3

Soit la molécule de trifluorure de bore $BF_3$.

  1. Établir la structure de Lewis.
  2. Déterminer le type $AX_nE_m$.
  3. Préciser la géométrie et l'angle de liaison.
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