Chapitre C8
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Seconde Thème 1 : la Santé I. L’ESSENTIEL Chapitre C3 : Les molécules présentes dans les médicaments Les règles de stabilité des éléments. Règle du « duet » et de l’ « octet ». A. Les gaz nobles (voir activité 1) Les gaz nobles sont les éléments chimiques les plus stables. La structure électronique des gaz nobles montre qu’ils ont soit deux, soit huit électrons sur leur couche externe. Ces structures portent le nom de structure en duet ou structure en octet. Structure en duet : un atome ou un ion qui a deux électrons sur sa couche externe K. Structure en octet : un atome ou un ion qui a huit électrons sur sa couche externe. Toutes les couches sont saturées. C’est ce qui leur confère cette grande inertie chimique. B. Stabilité des autres éléments : la règle du « duet » et de l’ « octet ». (voir act3) La règle du « duet » et de l’ « octet » Les atomes qui n’ont pas la structure stable en duet ou en octet, captent, cèdent ou mettent en commun des électrons pour l’acquérir. Remarque : Les atomes de numéro atomique inférieur ou égal à 4 respectent la règle du duet. Les atomes des autres éléments qui ne sont pas dans l’état de stabilité des gaz nobles donnent des ions ou s’assemblent en molécule pour former des entités plus stables. II. Comment se forment les molécules ? Liaisons covalentes et représentation de Lewis (voir activité) A. Comment se forment les molécules ? Dans une molécule, les atomes mettent en commun des électrons de leur couche externe. Chacun d’eux s’entoure ainsi des électrons requis pour respecter la règle du duet ou de l’octet. B. La liaison covalente simple 1) Définition : Une liaison covalente entre deux atomes correspond à la mise en commun entre ces deux atomes de deux électrons de leurs couches externes pour former un doublet d'électrons appelé doublet liant. Le doublet liant, mis en commun entre les deux atomes, est considéré comme appartenant à chacun des atomes liés. On représente la liaison covalente par un tiret : H-H 2) Nombre de liaisons covalentes établies par un atome. Valence d’un atome. Le nombre de liaisons covalentes que peut former un atome est égal au nombre d'électrons qu'il doit acquérir pour saturer sa couche externe à un octet d'électrons (ou un duet pour l'atome d'hydrogène). Le Nombre de liaison covalente qu’un atome peut établir est appelé la valence de cet atome. Exemple : Le carbone peut établir 4 liaisons : sa valence est donc de 4. Chap C3 C. Les liaisons multiples Afin de satisfaire la règle de l’octet, certains atomes sont liés entre eux par plus d’un doublet liant. Ce type de liaison s’appelle une liaison multiple. (double ou triple) Exemple : Les molécules de O2 et N2 D. Représentation de Lewis des molécules. 1) Doublets liants. Les doublets liants ont été définis précédemment comme les doublets mis en commun entre deux atomes. Ce sont eux qui assurent les liaisons entre les atomes. 2) Doublets non liants. Les doublets non liants sont des paires d'électrons constitués de deux electrons d’un même atome. Ils ne servent donc pas de liaisons entre deux atomes. 3) Représentation de Lewis des molécules. La représentation de Lewis d'une molécule fait apparaître tous les atomes de la molécule ainsi que tous les doublets liants et non liants le cas échéant. Dans la représentation de Lewis, la règle du "duet" doit être satisfaite pour chaque atome d'hydrogène et la règle de "l'octet" doit être satisfaite pour tous les autres atomes. La méthode permettant d'établir la représentation de Lewis d'une molécule est détaillée dans l’activité 3. Donner la représentation de Lewis de la molécule d’eau (H2O) , de la molécule d’éthène ( C2H4) et de la molécule d’éthyne (C2H2) III. Notion d’isomérie. A. Les formules d'une molécule. Suivant les besoins, les chimistes disposent de plusieurs formules pour un corps donné. (a) formule brute: elle indique seulement la nature et le nombre des atomes présents dans le composé. (b) formule développée (plane) : elle fait apparaître tous les atomes et toutes les liaisons entre les atomes du composé. Les angles entre les liaisons sont en général de 90° (ou de 120° dans certains rares cas). (c) formule semi-développée (plane) : elle fait apparaître tous les atomes et toutes les liaisons entre ces atomes à l'exception des liaisons avec les atomes d'hydrogène. (d) formule de Lewis (ou représentation de Lewis) : elle fait apparaître tous les atomes et toutes les liaisons entre les atomes du composé ainsi que les doublets non liants de chaque atome. Exemple : (formules de l’éthanol) Chap C3 B. Isomères. Des isomères sont des molécules qui ont la même formule brute mais un enchaînement des atomes (par des liaisons) différent. Leurs formules développées sont donc différentes. Exemple : Les isomères n'ont pas les mêmes propriétés physiques et chimiques. Application : 1°) Rechercher les isomères de formule brute C5H12. 2°) Rechercher les isomères de formule brute C5H10. IV. La géométrie des molécules. A. Disposition spatiale des doublets. Les doublets sont faits d’électrons, donc chargés négativement. Or deux particules de même charge se repoussent. Les doublets, qu’ils soient liants ou non liants, se repoussent donc entre eux : ils s’éloignent le plus possible les uns des autres. La géométrie d’une molécule est toujours telle que les doublets liants ou non liants sont éloignés le plus possible les uns des autres. Remarque : dans le cas de quatre doublets, la géométrie la plus favorable est la suivante : les extrémités sont au sommet d’un tétraèdre. B. Représentation en perspective de Cram. Afin de représenter dans le plan la géométrie des molécules, Donald James Cram a proposé les conventions suivantes de représentation des liaisons Chap C3 C. Les trois géométries qui s’inscrivent dans un tétraèdre. Construire, à l’aide des modèles moléculaires, les molécules suivantes et compléter le tableau. Dans ce tableau, à quoi correspondent : Les ballons rouges ? ……… Les ballons bleus ? ……… Les boules blanches ? ……… Formule Représentation de Représentation dans Modèle moléculaire éclaté Représentation de Cram Géométrie de brute de la LEWIS de la l’espace et géométrie de la la molécule molécule molécule. molécule. H 2O NH3 CH4 Chap C3
