Représentation des molécules

Représentation des molécules

Une fois que l'on connaît le nombre d'électrons de valence d'un atome, on peut prévoir comment il va se lier aux autres atomes. Pour représenter ces liaisons, les chimistes utilisent les schémas de Lewis.

On peut comparer un schéma de Lewis à un plan de construction : avant de bâtir une maison, on réalise un plan montrant où seront les murs, les portes et les fenêtres. De la même manière, le schéma de Lewis montre comment les atomes sont reliés entre eux et où se trouvent les électrons.

Le vocabulaire du schéma de Lewis

Dans un schéma de Lewis :

•  Les atomes sont représentés par leur symbole chimique.

•  Les électrons de valence sont représentés par des points.

•  Une liaison covalente correspond à un doublet d'électrons partagé entre deux atomes ; on la représente par un trait.

•  Les électrons ne participant pas aux liaisons forment les doublets non liants (ou doublets libres), représentés par un trait posé sur l'atome.

Terme

Définition

Représentation

Doublet liant

2 e⁻ partagés entre 2 atomes

trait entre 2 symboles

Doublet non liant

2 e⁻ appartenant à un seul atome

trait porté par le symbole

Liaison simple / double / triple

1, 2 ou 3 doublets liants

– / = / ≡

 

L'objectif est que chaque atome atteigne une configuration stable :

•  Hydrogène → duet (2 électrons)

•  Autres atomes fréquents → octet (8 électrons)

Construire un schéma de Lewis : la méthode

Étape 1 — Compter les électrons de valence

Additionner les électrons de valence de tous les atomes de la molécule. On note ce total Nv.

Pour un ion, il faut ajuster : +1 électron par charge négative, −1 électron par charge positive.

Étape 2 — Calculer le nombre de doublets

Nombre de doublets = Nv ÷ 2

Ce nombre correspond au total des doublets liants et non liants à placer. C'est le contrôle qui permet de vérifier un schéma à la fin.

Étape 3 — Choisir l'atome central

•  L'hydrogène n'est jamais au centre (il ne forme qu'une seule liaison).

•  L'atome le moins électronégatif est placé au centre (souvent le carbone).

Étape 4 — Relier les atomes par des liaisons simples

Une liaison = 2 électrons partagés.

Étape 5 — Compléter les octets

Ajouter les doublets non liants sur les atomes périphériques, puis sur l'atome central, jusqu'à obtenir une couche externe complète.

Étape 6 — Créer des liaisons multiples si nécessaire

Si certains atomes n'ont toujours pas leur octet, un doublet non liant d'un atome voisin devient un doublet liant supplémentaire : la liaison devient double ou triple.

Vérification finale : le nombre total de doublets placés doit être égal à Nv ÷ 2, et chaque atome doit avoir son octet (ou son duet pour H).

Exemple 1 : le dioxygène (O₂)

Chaque oxygène possède 6 électrons de valence.

Nv = 6 + 6 = 12 électrons → 12 ÷ 2 = 6 doublets à placer.

Les deux oxygènes partagent deux doublets afin que chacun atteigne l'octet : on obtient une double liaison.

O = O, chaque oxygène portant en plus 2 doublets non liants.

Vérification : 2 doublets liants + 2 × 2 doublets non liants = 6 doublets ✔

Exemple 2 : le dioxyde de carbone (CO₂)

•  Le carbone possède 4 électrons de valence.

•  Chaque oxygène possède 6 électrons de valence.

Nv = 4 + 6 + 6 = 16 électrons → 8 doublets.

Le carbone, moins électronégatif, est placé au centre. Le carbone doit former 4 liaisons et chaque oxygène 2 liaisons.

On obtient : O = C = O, chaque oxygène portant 2 doublets non liants.

Vérification : 4 doublets liants + 4 doublets non liants = 8 doublets ✔ ; chaque atome possède son octet ✔

Exemples de référence à connaître

Molécule

Nv

Doublets

Structure

Doublets non liants

H₂

2

1

H–H

0

H₂O

8

4

H–O–H

2 sur O

NH₃

8

4

H–N(–H)–H

1 sur N

CH₄

8

4

C entouré de 4 H

0

CO₂

16

8

O=C=O

2 sur chaque O

N₂

10

5

N ≡ N

1 sur chaque N

HCl

8

4

H–Cl

3 sur Cl