Liaison chimique et géométrie moléculaire : Cours et exercices

Liaison chimique et géométrie des molécules et des ions polyatomiques
I- Liaison covalente
Appart les atomes des éléments chimiques de la famille des gaz rares, tous les autres atomes
ont tendance à s’associer entre eux pour former des espèces plus stables appelées molécules
Molécule AB
Définition : Une liaison covalente entre 2 atomes A et B est la mise en commun d’une ou
plusieurs paires électroniques entre ces deux atomes. Chaque atome participe à la formation
de la liaison par un électron.
Exemples
Remarque: liaison covalente dative (ou de coordination)
Exemple
II- Théorie de Lewis
Lewis a remarqué que seuls les électrons externes (ou de valence) qui interviennent dans la
formation des liaisons.
1- Valence de l’atome
Définition: la valence d’un atome dans une molécule ou dans un ion polyatomique est le
nombre de paires électroniques que peut associer cet atome avec les autres atomes dans la
molécule.

Exemple
Molécule de méthane Ion permanganate MnO4-
Quelques valences usuelles
Atome
Valence
Nom
H
1
monovalent
O
2
divalent
Cl
1
monovalent
N
3
trivalent
C
4
Tétravalent
Remarque:
La valence d’un atome correspond en général au nombre des électrons célibataires (non
appariés).
Exemple:
O (Z=8) [0]= 1s2 2s2 2p4
C(Z=6) [C]= 1s2 2s2 2p2
C* : carbone excité

2- Modèle de Lewis d’un atome
Dans ce modèle, on représente:
- une paire électronique liante par un trait.
- une OA vacante par une case vide.
- Un électron par un point.
Exemples :
Bore B (Z=5) [B]= 1s2 2s2 2p1
B* [B*]= 1s2 2s1 2p2
Représentation de Lewis :
Remarque:
le modèle de Lewis est principalement utilisé pour les atomes appartenant aux blocs s et p.
Règle de stabilité :
Chaque atome tend à voir la configuration électronique externe de celle de l’élément du gaz
rare le plus proche.
Cas particuliers
Règle du duet: L’atome de l’hydrogène tend à avoir la configuration externe (1s2 ), c-à-d
celle de l’atome d’helium (He)
Règle de l’octet: L’atome tend à partager autant d’électrons externes pour s’entourer de 8
électrons externes.

Exemples
Remarques
- La règle de l’octet est seulement respectée pour les atomes C, N, O, F
- Les 3 premiers atomes de la 2ème ligne (Li, Be, B) sont toujours entourés d’un nombre
d’électrons externes inférieur à 8.
- La règle de l’octet ne s’applique pas pour les atomes des éléments (Z>11), c-à-d à
partir de la 3ème ligne car pour ces atomes apparaissent dans niveau (nd) proche en
énergie des sous niveaux (ns et np) ce qui laisse prévoir plusieurs valences pour un
même élément.
Exemple: Elément soufre S
3- Représentation de Lewis d’une molécule ou d’un ion polyatomique
C’est un schéma plan qui utilise tous les électrons externes des atomes de la molécule (ou ion
polyatomique). Pour établir la représentation de Lewis, on décompte l’ensemble des électrons
externes mis en jeu dans la molécule.
Nv : nombre total des électrons externes apportés par tous les atomes de la molécule

La valeur maximale possible d’un atome = nombre d’électrons externes
Règle: le nombre de paires électroniques liantes et non laintes (libres) dans la molécule
dépend de la parité de Nv
- Si Nv est pair: le nombre de ces paires électroniques est Nv / 2
- Si Nv est impair: le nombre de ces paires électroniques est (Nv -1)/ 2
Exemple: PCl5
Donc le nombre de paires électroniques liantes et anti-liantes (ou libres) est 13 dans la
molécule
Exemple : NH4+
Donc le nombre de paires électroniques liantes et libres dans la molécule est 4.
Remarque:
Dans certaines représentations de Lewis, on attribue à un atome X une charge formelle qF (X)
Qui est défini par: qF = (nv (X) – na (X))× e
nv (X) : le nombre total d’électrons externes de l’atome X seul
na (X): nombre apparent associé à l’atome X dans la molécule
na (X) = nombre de paires électroniques liantes entourant l’atome (X) + nombre de paires
électroniques libres de l’atome X) × 2
Exemples