Spé 1ère - Géométrie des molécules - Figures de répulsion (théorie VSEPR)

Summary

Dans cette capsule, l'orateur explique comment prévoir la géométrie des molécules en utilisant leur structure de Lewis et le principe de la répulsion des électrons. À partir de l'arrangement des paires d'électrons autour de l'atome central, il est possible de prédire différentes géométries moléculaires telles que linéaire, trigonal planaire, tétraédrique ou pyramide à base triangulaire. À travers des exemples comme le dioxyde de carbone, le méthane et l'ammoniac, l'orateur montre comment ces principes se traduisent dans l'espace et comment la géométrie peut être déduite en tenant compte uniquement des atomes et non des paires d'électrons non liantes.

Takeaways

• 😀 Les structures de Lewis permettent de représenter l'organisation des électrons de valence, mais ne donnent pas directement la géométrie des molécules.
• 😀 Les électrons, qu'ils soient liants ou non-liants, se repoussent en raison de leur interaction électrostatique, ce qui détermine la forme géométrique des molécules.
• 😀 Les électrons s'organisent de manière à être le plus éloignés possible les uns des autres autour de l'atome central.
• 😀 Avec deux électrons, la géométrie est linéaire, les électrons se disposant à distance maximale autour de l'atome central.
• 😀 Avec trois électrons, la géométrie est triangulaire plane, l'atome central étant situé au centre d'un triangle équilatéral.
• 😀 Avec quatre électrons, la géométrie est tétraédrique, l'atome central se trouvant au centre d'une pyramide à quatre faces triangulaires.
• 😀 Avec cinq électrons, la géométrie est une bipyramide trigonal, avec l'atome central au centre d'une figure à cinq sommets.
• 😀 Avec six électrons, la géométrie est octaédrique, l'atome central se trouvant au centre d'une pyramide à six faces triangulaires.
• 😀 Dans le dioxyde de carbone (CO2), la géométrie est linéaire, car il n'y a pas de paires d'électrons non-liants sur l'atome de carbone.
• 😀 Dans le méthane (CH4), la géométrie est tétraédrique, avec l'atome de carbone au centre de la figure tétraédrique, entouré de quatre atomes d'hydrogène.
• 😀 Dans l'ammoniac (NH3), la géométrie est pyramidale à base triangulaire, due à la présence d'un doublet non-liant sur l'atome d'azote.
• 😀 Dans l'eau (H2O), la géométrie est coudée, car l'atome d'oxygène est entouré de deux atomes d'hydrogène et de deux doublets non-liants.

Q & A

Qu'est-ce que la géométrie moléculaire et pourquoi est-elle importante ?

La géométrie moléculaire fait référence à la disposition spatiale des atomes dans une molécule. Elle est importante car elle influence les propriétés physiques et chimiques d'une molécule, telles que sa réactivité et ses interactions avec d'autres molécules.

Quel est le principe de base pour déterminer la géométrie des molécules ?

Le principe de base repose sur la répulsion des électrons, qu'ils soient liants ou non liants. Les électrons se repoussent électrostatifiquement et cherchent à être aussi éloignés que possible autour de l'atome central.

Comment les électrons se disposent autour de l'atome central dans une molécule ?

Les électrons, qu'ils soient liants ou non liants, se disposent de manière à minimiser les forces de répulsion entre eux. Ils se repoussent et s'organisent selon différentes géométries en fonction de leur nombre.

Que se passe-t-il lorsque l'on ajoute un deuxième ballon (représentant un doublet d'électrons) autour d'un atome central ?

Lorsque l'on ajoute un deuxième ballon, les deux se repoussent et s'organisent de manière linéaire, formant une géométrie linéaire autour de l'atome central.

Que forme l'atome central lorsqu'on ajoute un troisième ballon ?

L'atome central se retrouve au centre d'un triangle équilatéral, avec les trois ballons (représentant les électrons) disposés dans un même plan. La géométrie de répulsion est donc triangulaire plane.

Qu'est-ce qu'un tétraèdre et comment est-il lié à la géométrie des molécules ?

Un tétraèdre est une pyramide constituée de quatre faces triangulaires. Dans une molécule, lorsque l'atome central est entouré de quatre électrons, la géométrie est tétraédrique, avec les électrons répartis sur les sommets du tétraèdre.

Comment la géométrie change-t-elle lorsque l'on ajoute un cinquième ballon ?

Avec cinq ballons, l'atome central se retrouve au centre d'une pyramide à base triangulaire. La géométrie devient une bipyramide trigonale, où certains électrons pointent vers le haut et d'autres vers le bas.

Que se passe-t-il lorsque l'on ajoute un sixième ballon autour de l'atome central ?

L'atome central se retrouve au centre d'un octaèdre, avec six électrons répartis sur les sommets de l'octaèdre. Cela représente une figure de répulsion octaédrique.

Comment la géométrie du dioxyde de carbone (CO2) peut-elle être déterminée ?

Le dioxyde de carbone (CO2) a une géométrie linéaire. Après avoir déterminé son schéma de Lewis, on constate que l'atome de carbone est lié à deux atomes d'oxygène sans doublets non liants, ce qui donne une géométrie linéaire.

Quelle est la géométrie de la molécule de méthane (CH4) ?

La molécule de méthane (CH4) a une géométrie tétraédrique. L'atome de carbone est entouré de quatre atomes d'hydrogène, et les électrons sont répartis sur les sommets d'un tétraèdre.