L'essentiel
- Un schéma de Lewis montre tous les doublets de valence : liants (liaisons) et non liants (portés par un seul atome).
- L'hydrogène respecte la règle du duet, les atomes C, N, O, F, Cl la règle de l'octet ; le bore de BF₃ a une lacune électronique.
- Les doublets autour d'un atome se repoussent et s'écartent le plus possible les uns des autres : c'est la méthode de répulsion des doublets.
- On compte les directions autour de l'atome central : chaque voisin compte pour une direction, quelle que soit la multiplicité de la liaison, et chaque doublet non liant compte pour une direction.
- 2 directions donnent une répartition linéaire, 3 une répartition triangulaire plane, 4 une répartition tétraédrique.
- La géométrie se nomme d'après la seule position des atomes : avec 4 directions, 0, 1 ou 2 doublets non liants donnent une forme tétraédrique, pyramidale ou coudée.
- Les angles diminuent quand le nombre de doublets non liants augmente : 109,5° pour CH₄, environ 107° pour NH₃, environ 104,5° pour H₂O.
- L'électronégativité χ mesure l'aptitude d'un atome à attirer les électrons d'une liaison covalente ; elle est sans unité.
- χ augmente de gauche à droite dans une période et diminue de haut en bas dans une colonne ; le fluor est l'élément le plus électronégatif.
- Une liaison est polarisée si Δχ ≥ 0,4 : l'atome le plus électronégatif porte δ−, l'autre δ+.
- La liaison C-H (Δχ = 0,35) est considérée comme non polarisée ; au-delà de Δχ ≈ 1,7, on décrit plutôt une liaison ionique.
- Une molécule est polaire si le barycentre G+ des charges partielles positives est distinct du barycentre G− des charges partielles négatives.
- CO₂, CCl₄ et BF₃ ont des liaisons polarisées mais sont apolaires grâce à leur géométrie symétrique ; H₂O, NH₃, HCl et CH₂Cl₂ sont polaires.
- Un filet de liquide polaire est dévié par une règle électrisée, un filet de liquide apolaire ne l'est pas.
Formules et définitions à connaître
| Directions | Doublets non liants | Géométrie | Angle | Exemples |
|---|---|---|---|---|
| 2 | 0 | linéaire | 180° | CO₂, HCN |
| 3 | 0 | triangulaire plane | 120° | BF₃, H₂C=O |
| 4 | 0 | tétraédrique | 109,5° | CH₄, NH₄⁺ |
| 4 | 1 | pyramidale | environ 107° | NH₃, H₃O⁺ |
| 4 | 2 | coudée | environ 104,5° | H₂O, H₂S |
- Nombre de doublets d'une entité = (somme des électrons de valence − charge de l'entité) / 2, la charge étant comptée avec son signe.
- Écart d'électronégativité : Δχ = |χ(A) − χ(B)| ; liaison polarisée si Δχ ≥ 0,4 (convention).
- Électronégativités (Pauling) : H 2,20 ; C 2,55 ; N 3,04 ; O 3,44 ; F 3,98 ; Cl 3,16.
- Molécule polaire : G+ et G− distincts ; molécule apolaire : G+ et G− confondus ou aucune liaison polarisée.
Pièges à éviter
- Compter une liaison double ou triple comme plusieurs directions : CO₂ est linéaire.
- Oublier les doublets non liants : l'eau serait alors linéaire et apolaire, ce qui est faux.
- Confondre la répartition des doublets (tétraédrique) et la géométrie de la molécule (pyramidale pour NH₃, coudée pour H₂O).
- Croire qu'une molécule à liaisons polarisées est forcément polaire.
- Écrire + ou − au lieu de δ+ ou δ− pour une charge partielle.
- Mettre δ− sur l'atome le moins électronégatif.
Je me teste
1. Géométrie de NH₃ ? → Pyramidale (4 directions dont 1 doublet non liant).
2. Combien de directions autour du carbone de CO₂ ? → Deux, donc géométrie linéaire.
3. Angle de liaison dans CH₄ ? → 109,5°.
4. Élément le plus électronégatif ? → Le fluor.
5. La liaison C-H est-elle polarisée ? → Non, Δχ = 0,35 < 0,4.
6. Où se place δ− dans la liaison O-H ? → Sur l'oxygène, plus électronégatif.
7. Pourquoi CO₂ est-il apolaire ? → Molécule linéaire symétrique : G+ et G− confondus sur le carbone.
8. Pourquoi H₂O est-elle polaire ? → Géométrie coudée : G+ (entre les H) et G− (sur O) sont distincts.
9. Géométrie de l'ion H₃O⁺ ? → Pyramidale.
10. CH₂Cl₂ ou CCl₄ : lequel est dévié par une règle électrisée ? → CH₂Cl₂, le seul polaire.