Chap-III- De l’atome aux édifices chimiques

IntroductionI. Les règles du duet et de l’octet

1) Stabilité des gaz nobles2) Règles du duet et de l’octet

II. Formation d’ions stables1) Exemples2) Utilisation du tableau périodique

III. Formation des molécules1) Définition

a) Formule bruteb) Comment les écrirec) Exemples

2) La liaison de covalentea) Nature de la liaison covalenteb) Exemple: la molécule HClc) Règle de l’octet ou du duet

3) Nombre de liaisons covalentes 4) Les doublets

a) Doublets liantsb) Doublet non liantsc) Exemples

5) Représentation de Lewis d’une molécule

Introduction

La plupart des atomes ne sont pas stablesIls évoluent en formant des édifices dans lesquels ils acquièrent une certaine stabilitéces édifices peuvent être:- ioniques (formés d’ions)ou- Moléculaires (formés de molécules)

Exemples

- L’atome de sodium Na forme

préférentiellement l’ion Na+

- L’atome de chlore Cl peut former:

- l’ion chlorure Cl-

ou

- s’associer avec d’autres atomes pour former des molécules (ex HCl,Cl2….)

I- Les règles du duet et de l’octet

1) Stabilité des gaz nobles

Les gaz nobles (ou gaz rares) sont les éléments chimiques He, Ne, Ar, Kr, Xe et Rn. Ce sont les seuls atomes qui existent isolément.

On dit que les atomes des gaz nobles sont chimiquement stables ou qu’ils présentent une grande inertie chimique

1) Stabilité des gaz nobles

La structure électronique externe des atomes des gaz nobles

possède soit :

- 2 électrons sur leur couche externe (un duet d’électrons)

- 8 électrons sur leur couche externe (un octet d’électrons).

2(K) 82 (L)(K)

1) Stabilité des gaz nobles

2(K) 82 (L)(K) 882 (M)(L)(K)

He Z=2 K2

Ne Z=10 K2L8

Ar Z=18 K2L8M8

Kr Z=36 K2L8M18N8

Xe Z=54 K2L8M18N18O8

Rd Z=86 K2L8M18N32O18P8

Une structure électronique externe à 8 électrons périphériques (ou 2 électrons pour une couche K) confère aux atomes une grande stabilité chimique

2) Règles du duet et de l’octet

Les atomes des autres éléments ne sont pas chimiquement stables,

car ils n’ont pas de structures électroniques externes en octet ou en duetIls se transforment pour l’obtenir

2) Règles du duet et de l’octet

Les atomes évoluent en formant des ions ou des molécules de manière à acquérir la même structure électronique que l’atome de gaz noble le plus proche dans la classification périodique

Leurs couches électronique externe vérifient ainsi la règle de l’octet ou du duet

Exemple Le sodium Na (Z= 11) aura tendance à acquérir la configuration électronique du néon Ne (Z=10) plutôt que celle de l’argon (Z=18)Le lithium Li (Z=3) celle de l’hélium(Z=2)le chlore Cl (Z=17) celle de l’argon Ar (Z=18)

II- Formation d’ions stables

Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes de numéro atomique

- inférieur ou égal à 4 évoluent de manière à acquérir un duet d’électrons (2 électrons) sur leur couche électronique externe.

(Règle du duet)- supérieur à 4 évoluent de manière à acquérir un octet d’électrons (8

électrons) sur leur couche électronique externe.

(Règle de l’octet )

Règles du duet et de l’octet

II- Formation d’ions stables

12 (L)(K)2(K)Li 22 (L)(K)2(K) 2Be 182 (M)(L)(K) 82 (L)(K)Na 282 (M)(L)(K) 82 (L)(K) 2Mg 62 (L)(K) 82 (L)(K)2O 72 (L)(K) 82 (L)(K)F 782 (M)(L)(K) 882 (M)(L)(K)Cl 12 (L)(K)2(K)Li 22 (L)(K)2(K) 2Be 182 (M)(L)(K) 82 (L)(K)Na 282 (M)(L)(K) 82 (L)(K) 2Mg 62 (L)(K) 82 (L)(K)2O 72 (L)(K) 82 (L)(K)F 782 (M)(L)(K) 882 (M)(L)(K)Cl

Atome Z Structure électronique

de l’atome

Structure électronique

de l’ionOctet / Duet Formule

de l’ionGaz

noble

Li 3 K2L1

Be 4 K2L2

Na 11 K2L8M1

Mg 12 K2L8M2

O 8 K2L6

F 9 K2L7

Cl 17 K2L8M7

2(K)

K2L2 O Li- He

Atome Z Structure électronique

de l’atome

Structure électronique

de l’ionOctet / Duet Formule

de l’ionGaz

noble

Li 3 K2L1

Be 4 K2L2

Na 11 K2L8M1

Mg 12 K2L8M2

O 8 K2L6

F 9 K2L7

Cl 17 K2L8M7

K2 D Li+ HeK2 D Be2+ He

K2L8 O Na+ NeK2L8 O Mg2+ Ne

K2L8 O O2- NeK2L8 O F- Ne

K2L8M8 O Cl- Ar

2) Utilisation du tableau périodique

L’ion stable que peut former un atome X dépend de sa structure électronique externe donc de la famille chimique à laquelle il appartient

Famille I II III IV V VI VII VIII

e- externes

Ion stable X+ X2+ X3+ ? X3- X2- X-

1 2 3 4 5 6 7 8(2)

III-Formation des molécules

1) Définition

Une molécule est un édifice chimique formée d’atomes liés entre eux.

Chaque atome étant électriquement neutre, une molécule est électriquement neutre

a) Formule brute définition

Elle indique le nature et le nombre d’atomes de chaque espèce présents dans la molécule

b) comment écrire une formule brute

– écrire côte à côte les symboles des atomes qui la constituent.

– préciser en indice à droite du symbole correspondant le nombre d’atomes présents de cette espèce

– L’indice 1 n’est pas écrit il est sous-entendu

c) exemples:

La formule de la molécule de saccharose estC12H22O11

Elle possède:

12 atomes de carbone

22 atomes d’hydrogène

11 atomes d’oxygène

c) exemples:

c) exemple:

Une molécule qui renferme

1 atome de carbone

2 atomes d’hydrogène

2 atomes de chloreA pour

formule:

CH2Cl2

2) La liaison covalente

Lorsque des atomes s’associent pour former une molécule, ils établissent entre eux des liaisons chimiques

appelées

liaisons covalentes.

2) La liaison covalente

Lorsque des atomes s’associent pour former une molécule, ils établissent entre eux des liaisons chimiques

appelées

liaisons covalentes.

a) Nature de la liaison covalente

Une liaison covalente entre deux atomes correspond à la mise en commun par chaque atome d’un électron périphérique pour former

- un doublet d’électrons appelé doublet liant..

b) Exemple la molécule HCl

H Seuls les électrons externes interviennent

H: Z=1

Cl: Z= 17

Configurations électroniques

externes

H: K1

Cl: K2L8M7

Électrons périphériques

H ClK1 M7

c) Règle du duet et de l’octet dans une molécule

En formant des liaisons covalentes, chaque atome acquiert une structure électronique externe

en duet ou en octetselon l’atome considéré

1 liaison covalente=

1 Doublet liant

H Cl

Les deux électrons du doublet liants gravitent sur les deux atomes à la

fois

c) Règle du duet et de l’octet dans une molécule

H Cl

Dans la molécule l’atome d’hydrogène acquiert une

structure externe enDuet

Dans la molécule l’atome de chlore acquiert une structure

externe enOctet

Quand des atomes forment des molécules seul l’atome d’hydrogène suit la règle du duet

Les autres suivent la règle de l’octet

c) Règle du duet et de l’octet dans une molécule

3) Nombres de liaisons covalentes

Le nombre de liaisons covalentes que peut former un atome est égal au nombre d’électrons qu’il doit acquérir pour avoir sur sa couche externe un octet d’électrons.l’hydrogène acquiert une structure électronique externe en Duet d’électrons

3) Nombres de liaisons covalentes

Atome ZStructure

électronique de

l’atome

Octet / DuetNombre d’électrons à Gagner =Nombre

de liaisons

Gaz noble

H 1 K1

F 9 K2L7

Cl 17 K2L8M7

O 8 K2L6

S 16 K2L8M6

N 7 K2L5

C 6 K2L4

2-1=1 HeD

8-7=1 NeO

8-7=1 ArO

8-62 NeO8-6=2 ArO

8-5=3 NeO8-4=4 NeO

4) Les doublets

Les électrons externes sont regroupés par deux en doublets d’électrons

- Les doublets liants formé par les électrons qui participent une liaison covalente

- Les doublets non liants qui ne participent pas à une liaison covalente

4) Les doublets

Doublet liant

Doublets non-liants

H Cl

5) Représentation de Lewis

La représentation de Lewis d’une molécule est une représentation des atomes et de tous les doublets liants et non liants de la molécule

Gilbert Newton Lewis (1875-1946)

5) Représentation de Lewis

Les atomes sont représentés par leur symboles

H Cl

un doublet liant entre deux atome est représentés par un trait entre ces deux atomes

un doublet non liant par un trait à côté de l’atome