De l’atome aux molécules

Plan du cours

I. Règles de stabilité des éléments 1 - Stabilité des gaz nobles 2 - Règle du duet et de l’octet 3- Application aux molécules II. Représentation d’une molécule

1 - Définition 2 - Formule brute d’une molécule 3- Formule développée d’une molécule.

(notion de molécules isomères) 4 - Représentation de Lewis 5 - Géométrie de quelques molécules

I. Règles de stabilité des élémentsI. Règles de stabilité des éléments

1- Stabilité des gaz nobles

Activité 1 :

On rencontre dans l’atmosphère des gaz en atomes isolés comme He et Ar mais jamais N ou O.

Quelle propriété commune ont les couches électroniques

externes des atomes que l’on rencontre isolés ?

I. Règles de stabilité des élémentsI. Règles de stabilité des éléments

Conclusion :

Les gaz rares ont des structures électroniques avec

des couches externes saturées.

• Structure en duet : 2 électrons sur la couche externe (K).

• Structure en octet : 8 électrons sur la couche externe (L ou M).

I. Règles de stabilité des élémentsI. Règles de stabilité des éléments

2 - Règle du duet et de l’octet

A l’exception des gaz nobles,

les éléments n’existent pas naturellement sous formes d’atomes isolés.

Les atomes se transforment pour obtenir une stabilité similaire

à celle des gaz nobles. Leur couche externe devient saturée.

Ces éléments satisfont à la règle du « duet » ou de « l’octet »

en captant, cédant ou en mettant en commun des électrons.

Les atomes se transforment en ions ou alors se lient à d’autres

atomes pour former des molécules.

I. Règles de stabilité des élémentsI. Règles de stabilité des éléments

3 - Application aux molécules

Dans une molécule, chaque atome a une structure

en octet ou en duet.

EX : H2

H . . H

• Une molécule est un assemblage d'atomes identiques ou différents liés les uns aux autres par des liaisons chimiques.

• Deux atomes qui se lient vont donner chacun un électron pour former une liaison commune. Cette liaison est appelée liaison covalente.

• Les électrons sont localisés entre les deux atomes mais l’on considère qu’ils appartiennent à chaque atome.

I. DéfinitionI. DéfinitionII. Représentation d’une moléculeII. Représentation d’une molécule

Définitions :

4- Formule brute d’une molécule

Ex: la molécule d’eau

Symbole chimique Symbole chimiquede l’atome d’hydrogène. de l’atome d’oxygène.

H2 O

L’indice 2 indique le nombre L’absence d’indice indique que d’atomes d’hydrogène la molécule d’eau contient dans la molécule d’eau. un seul atome d’oxygène.

II. Représentation d’une moléculeII. Représentation d’une molécule

3 - Formule développée d’une molécule

Ex : H – O – H

II. Représentation d’une moléculeII. Représentation d’une molécule

Dans une formule développée

toutes les liaisons covalentes apparaissent.

Nom de l’atome

Carbone Oxygène Hydrogène Azote Chlore

Numéro atomique

(Z)

6 8 1 7 17

Symbole chimique

C O H N Cl

Couleur maquette

NOIR ROUGE BLANC BLEU VERT

Nombre deliaisons

4 2 1 3 1

1/ Rappels

Activité 1Activité 1

2/ Remplir le tableau grâce aux modèles moléculaires :

Nom du corpsFormule

bruteComposition

en atomesFormule

développée

  H2O  

Dioxygène    

    2 atomes d'oxygène1 atome de carbone

  H2  

 

N2 

 1 atome de carbone4 atomes d'hydrogène

Modèles moléculairecompacts

Formule chimique

Composition en atomes

Nom du corps

  H2O

1 atome d'oxygène 2 atomes d’hydrogène

Eau 

   O2 2 atomes d’oxygène Dioxygène

  CO2 2 atomes d'oxygène1 atome de carbone

Dioxyde de carbone 

  H22 atomes

d’hydrogène  Dihydrogène 

N2   2 atomes d’azoteDiazote

  CH4 1 atome de carbone

4 atome d’hydrogène Méthane 

Correction de l’activité 1 Correction de l’activité 1

éclatés

Conclusion :

Une liaison covalente simple est formée d'un doublet d’électrons liant.

Une liaison covalente double est constituée de deux doublets liants (4 électrons).

Une liaison covalente triple est constituée de trois doublets liants (6 électrons).

II. Représentation d’une moléculeII. Représentation d’une molécule

Formule brute Formule développée Nom

C4H10

H - C -C- C - C - H Butane

H- C – C – C - H

Méthylpropane

C2H6O

H- C – C – O- H Ethanol

H- C – O - C - H Méthoxyméthane

H

H

H

H

H H

H H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

-C-

H

H H

H

H

Activité 2: A l’aide des modèles moléculaires, trouver les formules développées des molécules suivantes.

II. Représentation d’une moléculeII. Représentation d’une molécule

Conclusion :

Deux molécules qui ont les mêmes formules brutes mais des formules développées différentes sont des molécules isomères.

ApplicationApplication

Le pentane est un solvant. Sa formule brute est C5H12.

En donner tous les isomères possibles.

4 - Représentation de Lewis (cf TP)

II. Représentation d’une moléculeII. Représentation d’une molécule

Conclusion : Dans une molécule, chaque atome a une structure en octet ou en duet. Ceci détermine le nombre de liaisons chimiques que peut former un atome dans une molécule.

Les électrons de la couche externe sont groupés par paires, appelées doublets d'électrons(la paire d’électrons est représentée par un trait).- Certains doublets, partagés par deux atomes, constituent les liaisons covalentes de la molécule : c'est les doublets liants. - Les autres doublets n'appartiennent qu'a un seul atome : c'est les doublets non liants.

5 - Géométrie de quelques molécules

II. Représentation d’une moléculeII. Représentation d’une molécule

Formule brute H2O NH3 CH4

Formule

développée H- O- H H- N - H H- C - H

Représentation de Cram

modèle moléculaire

Géométrie

Plane :les trois atomes sont dans le même plan.

La molécule a une forme coudée

Pyramidale :l'azote est sommet de la pyramide, les hydrogènes aux sommets de la base.

Tétraédrique :le carbone est au centre du tétraèdre. Les hydrogènes aux sommets de la base.

H H

H