Schéma de Lewis et géométrie des entités polyatomiques

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Classe(s) : 1re Générale | Thème(s) : La matière à l'échelle microscopique


Les atomes dans les molécules ou les ions polyatomiques ­réalisent des liaisons afin d’avoir une structure électronique identique à celle d’un gaz noble. Ces associations d’atomes donnent lieu à différentes géométries.

I Schéma de Lewis d’un édifice chimique

Un atome partage des électrons de sa couche de valence afin de réaliser des liaisons covalentes avec d’autres atomes et obtenir la structure du gaz noble le plus proche. Pour identifier le nombre de liaisons à réaliser, chaque sous-couche est scindée en cases pouvant contenir deux électrons au maximum.

Atome

Répartition des électrons sur la couche de valence

Nombre de liaisons à réaliser

Nombre de doublets non liants

carbone C (Z = 6)

n = 2

PB_Bac_05229_PhyChi1_TT_p069-100_C03_Groupe_Schema_5

4

0

azote N (Z = 7)

n = 2

PB_Bac_05229_PhyChi1_TT_p069-100_C03_Groupe_Schema_6

3

1

Les doublets non liants sont représentés par des tirets autour des atomes et les doublets liants (deux électrons d’une liaison) par des tirets entre les atomes.

II Géométrie des molécules ou des ions polyatomiques

Autour d’un atome, les doublets électroniques liants ou non liants, s’écartent au maximum. Cela donne différentes géométries de molécules ou d’ions.

Tétraédrique : atome de carbone dans la molécule de méthane CH4

Pyramidale : atome d’azote dans la molécule d’ammoniac NH3

Coudée : atome ­d’oxygène dans la ­molécule d’eau H2O

05229_C03_p06_01

05229_C03_p06_02

05229_C03_p06_03

05229_C03_p06_04

05229_C03_p06_05

05229_C03_p06_06

Méthode

Réaliser un schéma de Lewis, puis identifier une géométrie

Voici les formules brutes de trois entités : A : HCl ; B : NH4 + ; C : H3O+.

N et O ont un électron en moins sur leur couche de valence dans les ions B et C.

Données : Z(H) = 1 ; Z(N) = 7 ; Z(O) = 8 ; Z(Cl) = 17.

a. Déterminer pour chaque atome, le nombre de doublets liants et non liants.

b. Déterminer pour chaque molécule ou ion, le schéma de Lewis.

c. Trouver la géométrie des atomes d’azote N et d’oxygène O dans les ions B et C.

conseils

a. Scindez les sous-couches en cases, puis commencez le remplissage en mettant un électron dans chaque case. Si la couche de valence est n = 1 alors il y a une seule case. Si n = 2 ou 3, il y a 4 cases.

b. Pour chaque schéma de Lewis, placez les tirets des doublets non liants à côté des symboles des atomes et les doublets liants entre les symboles des atomes liés.

c. Comptez les nombres de doublets liants et non liants de chacun des atomes : c’est ce qui vous donnera leur géométrie dans les ions considérés.

solution

a.

Atome ou ion

Répartition des ­électrons sur la couche de valence

Nombre de liaisons à réaliser

Nombre de doublets non liants

H

n = 1

PB_Bac_05229_PhyChi1_TT_p069-100_C03_Groupe_Schema_1

1

0

N (avec un ­électron en moins)

n = 2

PB_Bac_05229_PhyChi1_TT_p069-100_C03_Groupe_Schema_2

4

0

O (avec un ­électron en moins)

n = 2

PB_Bac_05229_PhyChi1_TT_p069-100_C03_Groupe_Schema_3

3

1

Cl

n = 3

PB_Bac_05229_PhyChi1_TT_p069-100_C03_Groupe_Schema_4

1

3

b.

05229_C03_p07_0105229_C03_p07_02

c.

Atome d’azote

4 doublets liants

0 doublet non liant

tétraédrique

Atome d’oxygène

3 doublets liants

1 doublet non liant

pyramidale

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