Cours

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 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 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 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 éléments
3 - Application aux molécules
Dans une molécule, chaque atome a une structure
en octet ou en duet.
EX : H2
H. . H
I. Définition
II. Représentation
d’une molécule
Définitions :
• 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.
II. Représentation d’une molécule
4- Formule brute d’une molécule
Ex: la molécule d’eau
Symbole chimique
de l’atome d’hydrogène.
Symbole chimique
de l’atome d’oxygène.
H2 O
L’indice 2 indique le nombre
d’atomes d’hydrogène
dans la molécule d’eau.
L’absence d’indice indique que
la molécule d’eau contient
un seul atome d’oxygène.
II. Représentation d’une molécule
3 - Formule développée d’une molécule
Dans une formule développée
toutes les liaisons covalentes apparaissent.
Ex : H – O – H
Activité 1
1/ Rappels
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
Nombre de
liaisons
4
2
BLANC BLEU VERT
1
3
1
2/ Remplir le tableau grâce aux modèles moléculaires :
Nom du corps
Formule
brute
Composition
en atomes
H 2O
Dioxygène
2 atomes d'oxygène
1 atome de carbone
H2
N2
1 atome de carbone
4 atomes d'hydrogène
Formule
développée
Correction de l’activité 1
Modèles
moléculaire
compacts
éclatés
Formule
chimique
Composition en
atomes
H2O
1 atome d'oxygène
2 atomes
d’hydrogène
O2
2 atomes d’oxygène
Dioxygène
CO2
2 atomes d'oxygène
1 atome de carbone
Dioxyde de
carbone
H2
2 atomes
d’hydrogène
Dihydrogène
N2
2 atomes d’azote
CH4
1 atome de carbone
4 atome
d’hydrogène
Nom du corps
Eau
Diazote
Méthane
II. Représentation d’une molécule
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).
Activité 2: A l’aide des modèles moléculaires, trouver les
formules développées des molécules suivantes.
Formule brute
Formule développée
Nom
H H H H
H - C -C- C - C - H
C4H10
Butane
H H H H
H
H
H
H- C – C – C - H
Méthylpropane
H H-C-H H
H
H H
H- C – C – O- H
C 2H 6O
H
H
H
H
H- C – O - C - H
H
Ethanol
H
Méthoxyméthane
II. Représentation d’une molécule
Conclusion :
Deux molécules qui ont les mêmes formules brutes mais
des formules développées différentes sont des molécules
isomères.
Application
Le pentane est un solvant. Sa formule brute est C5H12.
En donner tous les isomères possibles.
II. Représentation d’une molécule
4 - Représentation de Lewis (cf TP)
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.
II. Représentation d’une molécule
5 - Géométrie de quelques molécules
Formule brute
Formule
développée
H 2O
NH3
H
H- O- H
H- N - H
CH4
H
H- C - H
H
Représentation
de Cram
modèle
moléculaire
Géométrie
Plane :
Pyramidale :
Tétraédrique :
les trois atomes
sont dans le
même plan.
La molécule a une
forme coudée
l'azote est
sommet de la
pyramide, les
hydrogènes aux
sommets de la
base.
le carbone est au
centre du
tétraèdre. Les
hydrogènes aux
sommets de la
base.