De l`atome à la molécule

OBSERVER
COULEURS ET IMAGES
Ch 6 : Des atomes aux molécules
I) Activité documentaire
1) Vocabulaire
•Les chromatophores sont des cellules, présentes chez certains animaux, qui
peuvent être pigmentaires ou réfléchir la lumière.
•Le derme est le tissu conjonctif formant la peau.
•On parle d’iridescence quand une surface change de couleur selon l’angle sous
lequel on la regarde.
•Les caroténoïdes sont des pigments plutôt orange et jaunes répandus chez de
très jeunes organismes vivants.
I) Activité documentaire
2) Tableau
3) Type de liaisons
Les atomes de carbone établissent des liaisons simples ou doubles ;
Les atomes d’hydrogène établissent des liaisons simples ;
Les atomes d’oxygène établissent des liaisons simples ou doubles ;
I) Activité documentaire
4) Comparaison des lignes 2 et 3
Le nombre d’électrons manquant à l’atome pour atteindre une structure stable
(règles du duet ou de l’octet) est égal au nombre de doublets liants formés pour
chaque atome dans une molécule.
Pour atteindre une structure stable, un atome établit autant de liaisons qu’il lui
manque d’électrons.
5) Nombre de doublets non liants de chaque atome
Les atomes de carbone et d’hydrogène ne possèdent aucun doublet non liant.
Les atomes d’azote possèdent un doublet non liant .
Les atomes d’oxygène possèdent deux doublets non liants.
6) Règles du duet et de l’octet
Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes et les ions évoluent de
manière à avoir :
-deux électrons sur la couche externe pour les atomes de numéro atomique Z
inférieur ou égal à 4 ; c’est la règle du « duet » ;
-huit électrons sur la couche externe pour les atomes de numéro atomique Z
supérieur à 4 ; c’est la règle de « l’octet ».
II) De l’atome à la molécule
1°) Stabilité des gazs nobles
Éléments chimiques se trouvant sur la dernière colonne de la classification
périodique.
Contrairement aux autres atomes, ils existent uniquement sous la forme
d’atomes non associés.
Leur grande inertie chimique est due à leur structure électronique externe en
duet (helium) ou en octet, leur conférant une grande stabilité.
2°) Liaisons covalentes
Une liaison covalente entre deux atomes est assurée par la mise en commun de
deux électrons de valence des deux atomes liés.
Ces deux électrons constituent un doublet liant.
Électrons de valence: électrons de la couche externe.
II) De l’atome à la molécule
3°) Règles du duet et de l’octet.
Au sein d’une molécule, les atomes tendent à compléter leur couche
électronique externe pour atteindre deux ou huit électrons, en partageant des
électrons avec d’autres atomes.
(les électrons mis en commun doivent être pris en compte dans le décompte de
chaque atome)
EXEMPLES :
Molécule de dihydrogène: H2
Une liaison simple
H
H
H
H
Molécule de dioxygène: O2
Une liaison double
O
O
O
O
Molécule de diazote: N2
Une liaison triple
N
N
N
N
II) De l’atome à la molécule
4°) Représentation de LEWIS.
formule de Lewis d’une molécule: représentation des atomes qui la
constituent et de ses électrons de valence regroupés en doublets, représentés
par des tirets.
Liaison simple: un tiret
Liaison double: deux tirets
Liaison triple: trois tirets
Les paires d’électrons de valence (électrons externes ) ne participant pas à une
liaison sont appelées doublets non liants
H
EXEMPLES :
H
C
H
H
O
H
Molécule d’eau H2O
H
Méthane CH4
Ammoniac NH3
O
C
O
Dioxyde de carbone CO2
H
N
H
H
III) Géométrie de la molécule
1°) Direction des doublets
Autour d’un atome, les doublets adoptent des directions qui leur permettent
d’être éloignés au maximum les uns des autres.
Cette théorie de répulsion maximale des doublets liants ou non liants impose
une disposition tétraédrique pour quatre doublets se repoussant dans une
molécule
2°) Géométrie de quelques molécules
Cf modèles moléculaires et logiciel Chemsketch
H2O, eau,
CH4, méthane
NH3, ammoniac
CO2, dioxyde de carbone
CH2O, méthanal
Molécule coudée
Tétraèdre régulier
Pyramide à base triangulaire
Molécule plane
Molécule triangulaire plane
IV) Isomérie Z / E
Aucune rotation autour d’une double liaison n’est possible.
Ex: modèle moléculaire de l’éthène
Remplaçons deux H dans cette molécule, on obtient le but-2-ène :
Comment les différencier ?
Même formule semi-developpée :
CH3-CH=CH-CH3
Pourtant, ce sont bien deux isomères
Cette isomérie est due à l’absence de rotation possible autour de C=C
IV) Isomérie Z / E
On définira donc l’isomérie Z et E, Z pour « Zusammen » (ensemble), et E pour
« Entgegen » (opposé) lorsque les atomes d’hydrogène seront soit:
- (Z) du même côté
- (E) du côté opposé
Remarque :
Pour passer d’un isomère à l’autre, il faut
rompre la double liaison, pour que la rotation
soit possible.
Cela demande de l’énergie. La lumière peut
apporter cette énergie: on parle de photoisomérisation.