Les liaisons chimiques

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Classe(s) : 1re STI2D | Thème(s) : Les propriétés des matériaux et l'organisation de la matière

A La représentation des molécules

Une molécule est en général composée de différents atomes. On la représente à l’aide d’une formule brute : cette formule indique le nombre et la nature des atomes qui constituent la molécule. Le nombre de chacun des atomes est précisé en indice à droite du symbole des atomes.

EXEMPLES

Le méthane s’écrit CH4, il contient donc un atome de carbone et 4 atomes d’hydrogène.

L’éthanol s’écrit C2H6O, il contient donc 2 atomes de carbone, 6 atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène. Inversement, une molécule qui contiendrait 3 atomes de carbone, 8 atomes d’hydrogène et 2 atomes d’oxygène aurait pour formule brute C3H8O2.

B Les liaisons covalentes

Une liaison de covalence (ou doublet liant) correspond à la mise en commun de 2 électrons par 2 atomes. Chaque atome fournit un électron. Le doublet d’électrons de liaison appartient entièrement aux 2 atomes. La liaison est représentée par un trait entre les 2 atomes : C—H.

Cette mise en commun d’électrons permet à chaque atome de compléter son nombre d’électrons pour satisfaire à la règle de l’octet ou du duet, pour avoir une structure électronique stable comme le gaz rare le plus proche.

Ainsi, l’élément oxygène a 6 électrons sur sa couche externe, il doit donc établir 2 liaisons de covalence pour compléter sa couche électronique à 8 électrons en partageant 2 électrons. Il lui reste donc 4 électrons non partagés, qui ne créent pas de liaison : cela constitue donc 2 doublets non liants représentés par des traits sur les côtés de l’élément chimique.

Structure électronique de quelques atomes

Tableau de 6 lignes, 6 colonnes ;Corps du tableau de 6 lignes ;Ligne 1 : Atome; H; C; N; O; Cl; Ligne 2 : Nombre d’électrons; 1; 6; 7; 8; 17; Ligne 3 : Structure électronique; (K)1; (K)2(L)4; (K)2(L)5; (K)2(L)6; (K)2(L)8(M)7; Ligne 4 : Nombre d’électrons sur la couche de valence; 1; 4; 5; 6; 7; Ligne 5 : Nombre de liaisons; 1; 4; 3; 2; 1; Ligne 6 : Nombre de doublets non liants; 0; 0; 1; 2; 3;

Un atome va en général former autant de liaisons qu’il lui manque d’électrons pour obéir à la règle du duet ou de l’octet.

Il arrive qu’il y ait 2, voire 3 liaisons de covalence entre 2 atomes. On place alors 2 traits ou 3 traits entre les 2 atomes. Dans une molécule, tous les électrons s’associent par paire (doublet d’électrons).

C La représentation de Lewis

La représentation de Lewis des molécules fait apparaître toutes les liaisons covalentes et tous les doublets non liants des atomes constituant la molécule.

EXEMPLES

Exemple 1

Le méthane a pour formule CH4. Pour obtenir la représentation de Lewis de cette molécule, il faut procéder en plusieurs étapes :

pour chaque atome constituant la molécule, on recherche le nombre de liaisons et de doublets non liants : H a 1 liaison et C a 4 liaisons ;

puis on dessine les atomes en faisant apparaître le bon nombre de liaisons de covalence (cf. formule ci-contre) ;

il n’y a pas besoin d’ajouter de doublet non liant car ses atomes n’en possèdent pas. On vérifie que chaque atome dispose bien de 4 doublets autour de lui (un doublet dans le cas de l’hydrogène).

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Exemple 2

La molécule de dioxygène O2 comporte une double liaison : O=O, et chaque atome d’oxygène forme 2 liaisons de covalence et garde 2 doublets non liants :

La molécule d’eau comporte donc 2 liaisons OH : l’atome d’oxygène forme 2 liaisons de covalence et garde 2 doublets non liants :

La molécule de dioxyde de carbone comporte 2 double liaisons C=O :

La molécule de chlorure d’hydrogène comporte une liaison simple H—Cl :