Chap 8 Méthode Vespr - Notes de cours 8 PDF

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CHAPITRE 8 : Géométrie des molécules simples Méthode VESPR Introduction - Les structures de Lewis ne sont en fait qu’une structure bidimensionnelle des liaisons entre les atomes, sans en montrer la disposition dans l’espace. Il s’agit en effet d’une représentation plane de la molécule. - La théorie de répulsion des paires électroniques de la couche de valence (VESPR) permet de prévoir la géométrie des molécules à partir des structures de Lewis.

I/ La méthode VESPR A/ Princpe - La géométrie d’une molécule dépend des liaisons par rapport aux atomes qui la constituent - Les doublets liants et les doublets non liants présents autour de l’atome central, subissent des répulsions électrostatiques car ils sont constités d’électron chargés négativement qui ont tendance à se repousser. →L’arrangement le plus stable de ces doublets est : - celui qui minimise ces répulsions électrostatiques, c’est donc - celui qui les éloigne au maximum B/ La méthode Pour mettre en œuvre cette méthode : (1) On établit la structure de Lewis de la molécule (2) On compte le nombre de doublet de doublet liant et de doublet non liant, noté N, autour d’un atome considéré comme l’atome central. (3) On dispose les doublets à une meme distance de cet atome central (donc sur une sphère centrée sur celui-ci) (4) On arrange les doublets pour que les répulsions entre elles soient minimales → Remarque:Dans la méthode VESPR, la géométrie est déterminée uniquement autour de l’atome considéré comme central. Les doublets libres des atomes latéraux à cet atome central n’entrent donc pas en compte. De plus, les liaisons multiples sont considérés comme des liaisons simples. En effet,, c’est au nombre d’atome liés c’est-à-dire au nombre de directions de liaisons que l’on s’intéresse. Qu’une liaison soit double ou triple elle ne prend évidemment qu’une seule direction.

-Voici comment s’organise les N doublets (liants et non-liants) dans l’espace. - Cette disposition des N doublets s’appelle la figure de répulsion - Si les doublets sont au nombre de deux ils se placent sur une meme ligne, l’ange entre les doublets est de 1800. - S’ils sont au nombre de 3, ils s’organisent selon les directions d’un triangle équilatéral plan, les angles entre les doublets sont de 120°. - S’ils sont au nombre de 4, ils s’organisent selon les directions d’une figure géométrique nommé tétraèdre et la valeur de l’angle entre les doublets est de 109°. - S’ils sont au nombre de 5, ils s’organisent selon les directions d’une bipyramide trigonale ou bipyramide à base triangulaire. On notera la différence des angles alpha et beta : 90° et 120°. - S’ils sont au nombre de 6, ils s’organisent selon les directions d’une bipyramide à base carré, c’est ce qu’on appelle un octaèdre. On notera que tous les angles entre les doublets sont égaux à 90°. II/ Géométrie des molécules -Après avoir établi la structure de Lewis d’une molécule, on peut la représenter sous la forme : A : atome central ; X : nombre d’atomes liés à A (nombre égal à m) ; E : nombre de doublet non liants (nombre égal à p) La somme m+p est donc égale à N le nombre de doublets liants et non-liants On va distinguer deux cas : - p= 0, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de doublet non-liant autour de A - p différent de 0, il a 1 ou plusieurs doublets non-liants autour de A. A/ Molécules sans doublet non liant Dans le premier lorsque l’atome centrale ne possède pas de doublet non liant (p+0) la géométrie de la molécule sera identique à la figure de répulsion.

1) AX2 - Pour une formule VSEPR de type AX2 on aura une molécule linéaire avec un angle de 180°. EXEMPLE :

- Si on a le choix entre plusieurs possibilités d’atome central, on fait le travail autant de fois que le nombre d’atome que l’on peut considérer comme central. Dans le cas de la molécule HCCH, on peut dire que la géométrie autour du carbone écrit à gauche est linéaire car elle est de type AX2. De même pour le carbone de droite parce qu’il est également de type AX2. L’ensemble de la molécule C2H2 est donc linéaire.

2) AX3 - Pour une formule de ce type, on a une molécule plane, en triangle équilatéral : la géométrie est triangulaire plane avec un angle de 120° entre les liaisons. EXEMPLE :

3) AX4 (N=4) Dans ce cas là, la géométrie est tétraédrique, on a donc une molécule en forme de tétraèdre avec un angle de 109,5° entre les liaisons. EXEMPLE :

4) AX5 Pour ce type de formule VSEPR, on a une géométrie de bipyramide à base triangulaire pour les molécules. On a des angles à 90° ainsi que des angles à 120°. EXEMPLE : à connaître

5) AX6 Enfin, dans ce cas-ci on observe une géométrie en bipyramide à base carré por les molécules de ce type. Il y aura deux types d’angles à 90°. EXEMPLE :

B/ Molécules avec des doublets non-liants - Pour ces molécules la valeur de p est donc différente de zéro.

- Soit la molécule SnCl2. D’après son schéma de Lewis, on sait que l’atome d’étain Sn possède un doublet non-liant.

La valeur de N est donc de 3. La figure de répulsion est alors triangulaire plane, on dit aussi trigonal plan. Mais selon la direction d’un des sommets du triangle, on trouve un doublet non-liant, c’est-à-dire seulement deux électrons qui sont de très petite dimension par rapport à l’atome. La géométrie de la molécules qui ne tient compte que des atomes sera alors coudée, on dit aussi en V.

1) AX3E Prenons l’exemple de la molécule d’ammoniac. Après avoir écrit sa structure de Lewis, on en déduit que N=4 et donc que la figure de répulsion est un tétraèdre. Pour résumé...