Structure des molécules
I. Liaisons dans les molécules
1. Couche externe de l’atome
Définition: La couche externe d’un atome correspond
à la dernière couche occupée par les électrons.
Exemples:
Atome
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Numéro atomique
|
Structure
électronique
|
Couche externe
|
He
|
Z=2
|
(K)2
|
(K)2
|
Ne
|
Z=10
|
(K)2(L)8
|
(L)8
|
C
|
Z=6
|
(K)2(L)4
|
(L)4
|
2. Liaison covalente
Définition: Une liaison covalente entre deux atomes
correspond à la mise en commun entre ces deux atomes de deux électrons de leurs couches externes pour former un doublet
d'électrons appelé doublet liant.
Remarque:Le doublet liant, mis en commun entre les
deux atomes, est considéré comme appartenant à chacun des atomes liés.
Nombre de liaisons covalentes établies par un atome:
Le nombre de liaisons covalentes que peut former un atome
est égal au nombre d'électrons qu'il doit acquérir pour saturer sa couche
externe à un octet d'électrons (ou un duet pour l'atome d'hydrogène).
Exemples de calcul
du nombre de liaisons pour des atomes fréquemment rencontrés
Atome
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Numéro atomique
|
Structure
électronique
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Couche externe
|
Nombre de liaisons
|
H
|
Z=1
|
(K)1
|
(K)1
|
1
|
Cl
|
Z=17
|
(K)2(L)8(M)7
|
(M)7
|
1
|
O
|
Z=8
|
(K)2(L)6
|
(L)6
|
2
|
N
|
Z=7
|
(K)2(L)5
|
(L)5
|
3
|
C
|
Z=6
|
(K)2(L)4
|
(L)4
|
4
|
3. Doublets liants et non liants
Définitions:
Un doublet d’électrons correspond à deux
électrons.
Les doublets liants ont été définis précédemment
comme les doublets mis en commun entre deux atomes. Ce sont eux qui assurent
les liaisons entre les atomes.
Les doublets non liants sont les paires
d'électrons externes non impliqués dans une liaison covalente.
4. Formule de Lewis d’une molécule
La représentation de Lewis d'une molécule fait apparaître
tous les atomes de la molécule ainsi que tous les doublets liants et non liants
le cas échéant.
Dans la représentation de
Lewis, la règle du "duet" doit être satisfaite pour chaque atome
d'hydrogène et la règle de "l'octet" doit être satisfaite pour tous
les autres atomes.
Exemples de formule
de Lewis pour des atomes fréquemment rencontrés
Atome
|
Couche externe
|
Liaisons covalentes
|
Doublets non liants
|
Formule de Lewis
|
H
|
(K)1
|
1
|
0
|
|
C
|
(L)4
|
4
|
0
|
|
O
|
(L)6
|
2
|
2
|
|
N
|
(L)5
|
3
|
1
|
|
Exemples de formule
de Lewis pour des molécules fréquemment rencontrées
Molécule
|
Formule brute
|
Formule développée
|
Formule de Lewis
|
Méthane
|
CH4
|
|
|
Eau
|
H2O
|
|
|
Ammoniac
|
NH3
|
|
|
Dioxyde de carbone
|
CO2
|
|
|
II. Géométrie des molécules
1. Doublets et géométrie
Autour d’un atome, les doublets adoptent des positions qui
leurs permettent d’être éloignés au maximum les uns des autres.
Nombre de liaisons ou de doublets non liants
|
Position de l’atome
|
Directions vers
lesquelles pointent les liaisons et les doublets non liants
|
Représentation dans
l’espace
|
4
|
Centre d’un
tétraèdre
|
Sommets du
tétraèdre
|
|
3
|
Centre d’un
tétraèdre
|
Sommets du triangle
|
|
2
|
Milieu d’un segment
|
Extrémités du
segment
|
|
2. Géométrie des molécules simples
Nombre de liaisons
et de doublets non liants portés par l’atome
|
Répartition des
doublets (atome central)
|
Représentation de
Cram
|
Modèle moléculaire
|
Géométrie
|
4
|
4 doublets liants
|
|
|
tétraédrique
|
4
|
3 doublets liants
1 doublet non liant
|
|
|
pyramidale à base
triangulaire
|
4
|
2 doublets liants
2 doublets non
liants
|
|
|
coudée
|
3
|
4 doublets liants
|
|
|
plane
|
3
|
4 doublets liants
|
|
|
plane
|
2
|
4 doublets liants
|
|
|
linéaire
|
III. Isomérie Z/E
1. Définition
On appelle isomères deux espèces chimiques ayant la même
formule brute mais des propriétés physique ou chimiques différentes.
2. Isomérie Z/E
Il n’y a pas de possibilité de rotation autour d’une
double liaison. Cette propriété entraîne l’existence d’une isomérie
particulière, l’isomérie Z/E.
Pour qu’une isomérie Z/E existe, il est nécessaire que:
La molécule possède une double liaison.
Chaque atome engagé dans la double liaison soit
lié à deux groupes d’atomes différents.
Exemple: La
molécule de but-2-ène possède deux isomères:
(E)-but-2-ène
|
(Z)-but-2-ène
|
|
|
La photosynthèse
est une transformation chimique permettant aux plantes, en présence de
lumière, de synthétiser des espèces organiques
|
1. Réactions photochimiques
Définition: Une réaction photochimique est une
réaction chimique déclenchée par la lumière.
C’est l’énergie lumineuse absorbée par l’entité chimique
qui va permettre cette transformation.
2. La vision
Le processus de la vision met en jeu une isomérisation photochimique.
La rétine contient des milliards de photorécepteurs (cônes
et bâtonnets) qui contiennent des protéines appelées opsines. La molécule de Z-rétinal
se fixe sur l’opsine. Sous l’action d’un photon, il subit une isomérisation et
est transformé en E-rétinal. Sa
géométrie change et elle se détache de l’opsine.
En réponse à ce changement, un message nerveux est
transmis au nerf optique.
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