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STRUCTURE DES MOLÉCULES ET DES IONS

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Géométrie des molécules

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Géométrie des molécules

 

I. Représentation des molécules

 

Dans les représentations des molécules vues jusqu’à maintenant, on a la représentation de Lewis où l'on indique les doublets non liants, la représentation développée où l’on n'indique plus les doublets non liants et la représentation semi-développée où l’on n’indique pas les liaisons entre un C et un H.

 

 

Ces représentations sont en 2D et avec des angles droits entre les liaisons. En réalité, les molécules ont une certaine géométrie dans l’espace.

 

II. Géométrie dans l’espace

 

Pour rappel, les doublets liants et non liants sont constitués d’électrons et les électrons ont tendance à se repousser les uns les autres, par conséquent, les doublets liants et non liants vont s’orienter dans l’espace de telle manière à être plus éloignés les uns des autres. On place l’atome central au centre d’un tétraèdre et les doublets liants et non liants vont s’orienter vers les quatre sommets du tétraèdre. C’est la disposition pour que les doublets soient les plus éloignés les uns des autres.

 

Géométrie de quatre molécules simples

Ces exemples de géométrie peuvent être adaptés à d’autres molécules car on va voir la plupart des cas possibles, notamment pour les molécules qui n’ont pas trop d’atomes.

Prenons la molécule de méthane : CH4. On a un atome central le carbone, qui est lié à quatre hydrogènes. On fait quatre doublets liants. On place l’atome de carbone au centre du tétraèdre et les quatre atomes d’hydrogène se disposent autour. Dans l'espace, on représente cette molécule avec deux liaisons hydrogène dans le plan, une liaison hydrogène en avant du plan (représentée par un triangle plein), et la liaison en arrière du plan (représentée par un triangle en pointillés). Cette géométrie de molécule est appelée géométrie tétraédrique.

 

 

Prenons la molécule d’ammoniac : NH3. On a un atome central d’azote qui a trois doublets liants avec des hydrogènes et un doublet non liant. On ne va donc pas observer le doublet non liant sur la molécule en 3D et on remarque qu’on a une symétrie pyramidale que l’on représente avec un hydrogène dans le plan, un hydrogène en avant et un hydrogène en arrière. On parle alors de géométrie pyramidale puisque cela forme une pyramide.

 

 

Prenons la molécule d’eau : H2O. On a l’oxygène central qui a deux doublets liants et deux doublets non liants. On a une géométrie de la molécule plane et coudée. Tous les atomes qui seront dans les mêmes configurations que le carbone pour le méthane, l’azote pour l’ammoniac et l’oxygène pour la molécule d’eau auront ce type de géométrie dont il faut connaître les noms.

 

 

Prenons la molécule de dioxyde de carbone : CO2. Le carbone central est lié avec deux doubles liaisons à des oxygènes. Dans ce cas, on a une molécule linéaire, sous forme de ligne, et cette molécule aura la même représentation que les représentations classiques vues en début de cours.