📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
La géométrie d'une molécule dépend de la disposition des électrons autour de l'atome central pour minimiser les répulsions. On utilise le modèle de Gillespie (VSEPR).
1. La structure de Lewis Elle permet de visualiser les liaisons (doublets liants) et les électrons non partagés (doublets non-liants) autour des atomes.
2. Le modèle de Gillespie ($AX_nE_m$) On note la molécule sous la forme $AX_nE_m$ où :
- $A$ : l'atome central.
- $X$ : les atomes liés à l'atome central ($n$ est le nombre de liaisons).
- $E$ : les doublets non-liants sur l'atome central ($m$ est le nombre de doublets non-liants).
3. Les formes géométriques principales
| Formule | Géométrie | Angle approximatif | Exemple |
|---|---|---|---|
| $AX_2$ | Linéaire | $180^\circ$ | $CO_2$ |
| $AX_3$ | Trigonal plan | $120^\circ$ | $BF_3$ |
| $AX_4$ | Tétraédrique | $109.5^\circ$ | $CH_4$ |
| $AX_3E_1$ | Pyramidale | $< 109.5^\circ$ | $NH_3$ |
| $AX_2E_2$ | Coudée (en V) | $< 109.5^\circ$ | $H_2O$ |
Note importante : Les doublets non-liants ($E$) prennent plus de place que les doublets liants ($X$), ce qui réduit l'angle de liaison.
Méthodes à maîtriser
- Déterminer la structure de Lewis :
- Compter le nombre total d'électrons de valence.
- Placer l'atome central (celui qui peut faire le plus de liaisons).
- Former les liaisons simples et compléter les octets.
- Déterminer la géométrie :
- Identifier l'atome central.
- Compter les liaisons ($n$) et les doublets non-liants ($m$).
- Utiliser le tableau des formes $AX_nE_m$.
Exemples corrigés
Exemple 1 : Géométrie de la molécule d'eau $H_2O$
- Lewis : L'oxygène ($O$) a 6 électrons de valence. Il fait 2 liaisons avec les $H$. Il reste 2 doublets non-liants sur $O$.
- Formule : $AX_2E_2$ (2 liaisons, 2 doublets non-liants).
- Géométrie : La forme est coudée.
Exemple 2 : Géométrie du méthane $CH_4$
- Lewis : Le carbone ($C$) a 4 électrons de valence. Il fait 4 liaisons avec 4 $H$. Il reste 0 doublet non-liant.
- Formule : $AX_4$.
- Géométrie : La forme est tétraédrique.
Erreurs fréquentes
- Confondre la structure de Lewis (dessin des électrons) et la géométrie (forme dans l'espace).
- Oublier de compter les doublets non-liants sur l'atome central.
- Croire que $AX_3E_1$ est trigonal plan (non, c'est pyramidal).