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Ch 6 : Des atomes aux molécules

I) Activité documentaire 1) Vocabulaire Les chromatophores sont des cellules, présentes chez certains animaux, qui peuvent être pigmentaires ou réfléchir la lumière. Le derme est le tissu conjonctif formant la peau. On parle d’iridescence quand une surface change de couleur selon l’angle sous lequel on la regarde. Les caroténoïdes sont des pigments plutôt orange et jaunes répandus chez de très jeunes organismes vivants.

I) Activité documentaire 2) Tableau 3) Type de liaisons Les atomes de carbone établissent des liaisons simples ou doubles ; Les atomes d’hydrogène établissent des liaisons simples ; Les atomes d’oxygène établissent des liaisons simples ou doubles ;

I) Activité documentaire 4) Comparaison des lignes 2 et 3 Le nombre d’électrons manquant à l’atome pour atteindre une structure stable (règles du duet ou de l’octet) est égal au nombre de doublets liants formés pour chaque atome dans une molécule. Pour atteindre une structure stable, un atome établit autant de liaisons qu’il lui manque d’électrons. 5) Nombre de doublets non liants de chaque atome Les atomes de carbone et d’hydrogène ne possèdent aucun doublet non liant. Les atomes d’azote possèdent un doublet non liant . Les atomes d’oxygène possèdent deux doublets non liants. 6) Règles du duet et de l’octet Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes et les ions évoluent de manière à avoir : -deux électrons sur la couche externe pour les atomes de numéro atomique Z inférieur ou égal à 4 ; c’est la règle du « duet » ; -huit électrons sur la couche externe pour les atomes de numéro atomique Z supérieur à 4 ; c’est la règle de  « l’octet ».

II) De l’atome à la molécule 1°) Stabilité des gazs nobles Éléments chimiques se trouvant sur la dernière colonne de la classification périodique. Contrairement aux autres atomes, ils existent uniquement sous la forme d’atomes non associés. Leur grande inertie chimique est due à leur structure électronique externe en duet (helium) ou en octet, leur conférant une grande stabilité. 2°) Liaisons covalentes Une liaison covalente entre deux atomes est assurée par la mise en commun de deux électrons de valence des deux atomes liés. Ces deux électrons constituent un doublet liant. Électrons de valence: électrons de la couche externe.

II) De l’atome à la molécule 3°) Règles du duet et de l’octet. Au sein d’une molécule, les atomes tendent à compléter leur couche électronique externe pour atteindre deux ou huit électrons, en partageant des électrons avec d’autres atomes. (les électrons mis en commun doivent être pris en compte dans le décompte de chaque atome) EXEMPLES : Molécule de dihydrogène: H2 Une liaison simple Molécule de dioxygène: O2 Une liaison double Molécule de diazote: N2 Une liaison triple H H H H O O O O N N N N

II) De l’atome à la molécule 4°) Représentation de LEWIS. formule de Lewis d’une molécule: représentation des atomes qui la constituent et de ses électrons de valence regroupés en doublets, représentés par des tirets. Liaison simple: un tiret Liaison double: deux tirets Liaison triple: trois tirets Les paires d’électrons de valence (électrons externes ) ne participant pas à une liaison sont appelées doublets non liants H EXEMPLES : Molécule d’eau H2O Méthane CH4 Ammoniac NH3 Dioxyde de carbone CO2 H C H H O H H O C O H N H H

III) Géométrie de la molécule 1°) Direction des doublets Autour d’un atome, les doublets adoptent des directions qui leur permettent d’être éloignés au maximum les uns des autres. Cette théorie de répulsion maximale des doublets liants ou non liants impose une disposition tétraédrique pour quatre doublets se repoussant dans une molécule 2°) Géométrie de quelques molécules Cf modèles moléculaires et logiciel Chemsketch H2O, eau, CH4, méthane NH3, ammoniac CO2, dioxyde de carbone CH2O, méthanal Molécule coudée Tétraèdre régulier Pyramide à base triangulaire Molécule plane Molécule triangulaire plane

IV) Isomérie Z / E Aucune rotation autour d’une double liaison n’est possible. Ex: modèle moléculaire de l’éthène Remplaçons deux H dans cette molécule, on obtient le but-2-ène : Comment les différencier ? Même formule semi-developpée : CH3-CH=CH-CH3 Pourtant, ce sont bien deux isomères Cette isomérie est due à l’absence de rotation possible autour de C=C

IV) Isomérie Z / E On définira donc l’isomérie Z et E, Z pour « Zusammen » (ensemble), et E pour « Entgegen » (opposé) lorsque les atomes d’hydrogène seront soit: - (Z) du même côté - (E) du côté opposé Remarque : Pour passer d’un isomère à l’autre, il faut rompre la double liaison, pour que la rotation soit possible. Cela demande de l’énergie. La lumière peut apporter cette énergie: on parle de photo-isomérisation.