Géométrie d'une molécule

MB32 · November 1

Coucou ! Je vois souvent passer des QCM où on nous demande de savoir quelle est la géométrie de telle ou telle molécule et d'en déduire ensuite le nombre d'hybridations, leur moment dipolaire etc, mais je n'arrive pas très bien à comprendre comment trouver cette géométrie, à partir de quoi faut il se baser ? Je pense que je passe à côté de qqch...

Mercii d'avance

Aleksandra · November 1

Coucou,

La théorie de l'hybridation sert à prédire l'arrangement spatial des liaisons, donc à expliquer la géométrie moléculaire. Donc ça peut être utile pour construire tes molécules.

Pour déterminer l'hybridation moléculaire donc le sp^x, tu peux utiliser la formule suivante :

x = (nombre d'atomes que va lier l'atome central donc celui qui subit l'hybridation) + (nombre de doublets non-liants de l'atome central) -1

Exemple : la molécule d'eau H2O

L'atome central est l'oxygène O. Pour savoir l'hybridation de O, on calcule le x.

x = 2 + 2 - 1 = 3

Donc l'oxygène fixe 2 H et a 2 doublets non-liants.

Donc l'hybridation de O dans H2O est sp³.

En ayant l'hybridation, tu vas pouvoir trouver la géométrie de ta molécule (et inversement !!).

Si tu as:

sp³: tu vas avoir une géométrie de base tétraédrique => l'atome central va lier au maximum 4 atomes
sp² : une géométrie de base triangulaire plane => l'atome central va lier au maximum 3 atomes
sp: une géométrie de base linéaire. => l'atome central va lier au maximum 2 atomes

Après dans la géométrie de base tétraédrique, tu retrouves des molécules de formes tétraédriques, Pyramide trigonale (donc c'est comme la forme tétraédrique sauf qu'un des atomes est remplacé par un doublet non-liant), et coudée en forme de V (comme la forme tétraédrique mais 2 des atomes sont remplacés par des doublets non-liants).

Pour la géométrie de base triangulaire, tu retrouves la forme triangulaire plane et la forme coudée (donc c'est comme la forme triangulaire plane mais un des atomes est remplacé par un DNL).

Voilà un petit tableau récapitulatif du TAT (il m'a bien aidé à comprendre l'année dernière) : https://tutoweb.org/public/uploads/librairie/Innovations Pédagogiques/PASS/Semestre 1/UE 1 - CHIMIE/S1 - Fiche - PASS - Chimie (Hybridations tableau).pdf

Après pour le moment dipolaire, il te faut regarder dans un premier temps si tu as des liaisons polarisées dans ta molécule. Pour cela, il te faut avoir 2 atomes différents afin d'avoir une électronégativité différente. C'est tout ce que tu as à savoir en PASS parce qu'en mineure chimie, il te donne des valeurs à calculer avec les électronégativités. Donc à l'examen tu auras vraiment une laison polarisée s'il en mette une.

si tu n'as pas de liaisons polarisées, tu ne pourras pas avoir de moment dipolaire donc ta molécule est forcément apolaire.
si tu as 1 ou plusieurs liaisons polarisées, tu pourras alors avoir un moment dipolaire et potentiellement avoir une molécule polaire.

Le fait que tu as 2 atomes différents avec 2 EN différentes, tu vas avoir des charges partielles qui vont se créer. L'atome qui aura l'EN le plus grand va avoir tendance à attirer les électrons de la liaison à lui donc il aura une charge partielle négative. Dans l'exemple du cours c'est le Cl. Alors que l'atome ayant l'EN le plus faible va avoir tendance à lacher ses électrons donc il aura une charge partielle positive : ici H.

Remarque: si tu as des EN avec une différence énorme, la liaison est alors polarisé : comme celle de NaCl. On a EN(Cl) >> EN(Nas). Donc le Cl n'aura plus tendance à attirer l'électron à lui, il va tout simplement le prendre pour lui et donc devenir un anion Cl^-. Le Na quand à lui ne sera plus assez fort pour garder son électron (en plus ça l'arrange pour avoir une configuration électronique proche d'un gaz noble), va donner entièrement son électron et donc devenir un cation Na⁺.

Cela explique aussi pourquoi 2 atomes identiques n'ont pas de liaisons polarisées : c'est parce qu'il n'y pas aucune différence d'EN, donc un moment dipolaire égale à 0, donc aucune des 2 atomes ne va piquer les électrons de l'autre.

La liaison va alors présenter un moment dipolaire modélisé par un vecteur µ si la différence de charge partielle est différente de 0 (donc si tu as 2 atomes différents).

Ton vecteur va aller de la charge partielle négative vers la charge partielle positive.

Si ta molécule n'a qu'une liaison est qu'elle est polarisée alors elle est polaire. Sinon elle est apolaire.

En revanche, si ta molécule a plusieurs liaisons, il va falloir que tu fasses la somme des moments dipolaires de tes liaisons polarisées. Et donc le moment dipolaire d'une molécule est la somme vectorielle des moments dipolaires de chaque liaison polarisée.

Cette somme va être dépendante de la géométrie de la molécule.

Je vais t'expliquer avec 2 molécules avec des géométries différentes.

Exemple 1:

Ici, on a le CO2 avec 2 liaisons polarisées car le C et le O ont 2 EN différentes. On te donne EN(O)>EN(C). Si jamais on ne te les donne pas à l'examen tu dois raisonner avec

Donc, la charge partielle négative est par le O et la positive par le C. Donc le moment dipolaire de la liaison C-O va du O vers C. Ici tu as 2 liaisons C-O mais leur moment dipolaire sont inversés : le premier va de la droite vers la gauche et l'autre c'est l'inverse. Comme la géométrie est plane, tu vas avoir une compensation avec les vecteurs qui fait que le moment dipolaire de ta molécule est nul. Donc elle est apolaire même si elle a des liaisons polaires.

Exemple 2:

Tu fais la même chose en déterminant les moments dipolaires de tes liaisons. Ici, ils vont de O vers H. Et tu en as un qui va de la droite vers la gauche et l'autre de haut en bas. Donc si tu fais la somme vectorielle, tu vois bien qu'il ne se compense pas et qu'il y a apparition d'un vecteur somme non-nul, tout ça dû à la géométie coudée de la molécule d'H2O. Donc elle est polaire avec les liaisons polarisées.

Voilà j'espère t'avoir aidé et répondu à tout.

Si jamais n'hésite pas !!

Bonne fin de journée ;)