DE L'ATOME AUX MOLÉCULES

Duet et octet

Tous les atomes du tableau périodique, exceptés ceux de la dernière colonne n’existent pas tels quels dans la nature, ils peuvent exister sous forme d’ions ou reliés à d’autres atomes dans les molécules. En effet, ces atomes n’ont pas la structure électronique en octet ou en duet et ils tendent donc à obtenir la structure électronique en octet et en duet la plus proche.

La structure électronique en duet est la structure K². Les structures électroniques en octet sont les structures K²L⁸ et K²L⁸M⁸.

La première possibilité pour ces atomes d’acquérir la structure en duet ou en octet la plus proche est de perdre ou de gagner des électrons. Ils vont donc former des ions. S’ils perdent des électrons ce sera des cations et s’ils en gagnent ce sera des anions.

La deuxième possibilité est de créer des liaisons covalentes ou doublets liants avec d’autres atomes. Quand un atome noté $A$ crée une liaison covalente avec un autre atome noté $B,$ ils vont chacun apporter un électron, ce qui va créer la liaison covalente ou le doublet liant. Après, les deux électrons appartiendront à chacun des atomes : $A$ aura deux électrons et $B$ aussi.

Comment déterminer le nombre de liaisons covalentes ou de doublets liants que font les atomes ?

Carbone

Le carbone a pour numéro atomique $Z = 6$ donc sa structure électronique est K²L⁴. Il cherche à acquérir la structure en octet la plus proche c’est-à-dire K²L⁸. Pour atteindre cette structure, il faut qu’il récupère quatre électrons. Donc, le carbone a initialement quatre électrons sur sa couche externe L et il faut qu’il en récupère encore quatre, il va donc faire quatre doublets liants avec d’autres atomes. Le carbone fera toujours quatre liaisons covalentes.

Hydrogène

L’hydrogène a pour numéro atome $Z = 1$ donc sa structure électronique est K¹. Il cherche à acquérir la structure en duet ou en octet la plus proche, ici K². Il faut que l’hydrogène gagne un électron. Il forme une liaison covalente avec un autre atome. Les atomes d’hydrogène vont toujours former une seule liaison covalente ou auront un seul doublet liant.

Oxygène

L'oxygène a pour numéro atomique $Z = 8$ donc sa structure électronique est K²L⁶. Il lui manque deux électrons pour atteindre la structure en octet la plus proche. Donc, l’oxygène est représenté avec ses six électrons, il faut qu’il en gagne deux pour rejoindre l’octet. Il va donc créer deux liaisons avec les autres atomes et sur sa couche externe, la couche L, il reste quatre électrons. Ces quatre électrons qui ne seront pas engagés dans les liaisons covalentes vont se mettre « ensemble » et créer des doublets non liants. Les doublets non liants sont représentés autour de l’atome, alors que les doublets liants sont représentés entre deux atomes.

Azote 

L’azote a pour numéro atomique $Z = 7$, sa structure est K²L⁵, donc il lui manque trois électrons pour atteindre la structure en octet K²L⁸. On va représenter l’atome d’azote et ses cinq électrons. Il fait trois liaisons de manière à avoir la structure K²L⁸ et deux électrons qui ne sont pas engagés dans les liaisons vont se mettre ensemble pour créer un doublet non liant.

Chlore

Le chlore a un numéro atomique de $17$ et sa structure électronique est K²L⁸M⁷. Sur sa couche externe il a sept électrons. Il va tendre vers la structure K²L⁸M⁸. Donc, on représente l’atome de chlore avec sept électrons, l’électron seul va faire une liaison covalente avec un autre atome. Les autres électrons vont se mettre par paires et créer des doublets non liants.

Formule de Lewis

Dans la formule des molécules qu’on appelle la formule de Lewis, on précise les doublets non liants s’ils en ont, ce qui n’est pas le cas des formules développées, semi-développées et des formules brutes.

Donnons ici l’exemple de l’éthanol CH₃CH₂OH :

On a la formule développée mais si on veut la formule de Lewis, il faut alors préciser les doublets non liants (l’oxygène a deux doublets non liants) :