2-03 Cours Molécules

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www.pichegru.net 29 mars 2016
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Chapitre 3 : Les molécules
La plupart du temps, les atomes ne sont pas isolés. Ils forment des liaisons
entre eux pour constituer des molécules.
D Dé éf fi in ni it ti io on n
Une molécule est un assemblage d’atomes liés entre eux par des liaisons
covalentes. Une molécule est électriquement neutre.
L
L
Li
i
ia
a
ai
i
is
s
so
o
on
n
n c
c
co
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ov
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É Él le ec ct tr ro on ns s c cé él li ib ba at ta ai ir re es s e et t d do ou ub bl le et ts s n no on n- -l li ia an nt ts s
Su la couche externe d’un atome, il peut y avoir des électrons célibataires
et/ou des doublets non liant.
 Exemples : Oxygène (Z = 8) et Hydrogène (Z = 1)
La structure électronique de l’hydrogène est : (K)
1
. Il a donc un électron
célibataire sur sa couche externe, l’atome d’hydrogène peut former une
liaison covalente simple.
La structure électronique de l’oxygène est (K)
2
(L)
6
. Il a donc deux
doublets non liant et deux électrons célibataires sur sa couche externe.
L Li ia ai is so on ns s c co ov va al le en nt te es s
Les atomes d’un élément chimique donné forment presque toujours le
même nombre de liaisons. Ce nombre de liaisons dépend du nombre
d’électrons célibataires sur la couche externe de l’élément.
Élément Nbre de liaisons
H 1
C 4
N 3
O 2
Une liaison covalente résulte de la mise en commun d’électrons
célibataires sur la couche externe de chacun des atomes.
 Molécule d’eau (H
2
O)
L Li ia ai is so on n m mu ul lt ti ip pl le e
Parfois un atome peut créer deux ou trois liaisons avec un autre atome.
 Molécule de dioxygène : O=O
 Molécule de diazote : N≡N
R
R
Re
e
ep
p
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r
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lé
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c
cu
u
ul
l
le
e
es
s
s
Représenter des formules développées et semi-développées
correspondant à des modèles moléculaires.
TP 3 (activité) : Modèles moléculaires
Utiliser des modèles moléculaires et des logiciels de représentation.
• Réaliser un molécule d’éthanol avec un modèle moléculaire.
• Comment écrire la formule de la molécule obtenue ?
• Réaliser une autre molécule ayant la même formule brute que l’éthanol
• Comment écrire une formule permettant de différencier ces deux
molécules ?
Exemple étudié tout au long de ce paragraphe : l’éthanol
Vue en 3D animée de la molécule d’éthanol
F Fo or rm mu ul le e b br ru ut te e
La formule brute indique uniquement le nombre d’atomes de chaque
élément.
Exemple : C
2
H
6
O
F Fo or rm mu ul le e d dé év ve el lo op pp pé ée e
La formule développée représente tous les atomes et leurs liaison. Elle ne
représente pas la forme réelle (géométrie) de la molécule.
C C O
H
H
H
H
H
H
F Fo or rm mu ul le e s se em mi i- -d dé év ve el lo op pp pé ée e
Dans la formule semi-développée, les H sont regroupés sur l’atome qui les
porte. C’est la représentation la plus utilisée car plus claire que la formule
développée et plus complète que la formule brute.
CH
3
–CH
2
–OH
Exercice 1 Représentation de molécules
Exercice 2 Formule semi-développée
I
I
Is
s
so
o
om
m
mé
é
ér
r
ri
i
ie
e
e
Savoir qu’à une formule brute peuvent correspondre plusieurs formules
semi-développées.
Deux molécules qui ont la même formule brute (donc même nombre
d’atomes de chaque élément) mais qui ont une organisation des atomes
différente sont des isomères.
 Butane et isobutane
CH3
CH CH3
CH3
CH3
CH2CH2 CH3
butane isobutane
Le butane et l’isobutane ont tout deux pour formule brute C
4
H
10
. Mais les
atomes qui constituent ces deux molécules ne sont pas liés entre eux de la
même manière. Ces deux molécules sont donc des isomères.
Exercice 3 Isomères
O
H
H
liaisons covalentes
O
e
–
appariés / doublet non
-
liant
e
–
célibataires
H

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G
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Gr
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ti
i
iq
q
qu
u
ue
e
e
Repérer la présence d’un groupe caractéristique dans une formule
développée.
Un groupe caractéristique et un atome ou un groupe d’atomes qui n’est pas
entièrement composé de C et de H. Il donne à la molécule qui le porte des
propriétés chimiques particulières. Ces molécules sont regroupées par
famille.
 Alcools
C OH
 Acides carboxyliques
COH
O
 Amines
C NH2
Il en existe de très nombreux différents.
Le reste de la molécule est appelé « squelette carboné ». Il peut être plus
ou moins complexe (long, ramifié, possédant des cycles, présence de
doubles liaisons, etc.)
Exemple de la strychnine. Il s’agit d’un poison violent ayant des effets
stimulants à très petites doses. On reconnaît 3 groupes caractéristiques
(non présentés dans le cours) et une structure très complexe comportant
des cycles et des liaisons doubles.
Exercice 4 Groupes caractéristiques