Structures de Lewis des molécules

Définition des structures de Lewis On doit au chimiste américain G.N. Lewis, une méthode originale permettant de représenter une molécule ou un ion. Les composantes d ’une structure ou diagramme de Lewis sont des atomes et leurs électrons périphériques. H O H Doublet d’électrons partagé entre deux atomes = doublet de liaison Doublet libre Chaque doublet de liaison est généralement représenté par un tiret. H — O — H

Utilité des structures de Lewis La structure de Lewis d ’une molécule ou d ’un ion permet de prévoir sa structure tridimensionnelle. O H La structure de Lewis d ’une molécule permet de prévoir sa polarité.

Élaboration des structures de Lewis : étape 1 Pour écrire une structure de Lewis on doit premièrement déterminer l ’arrangement des atomes Dans les molécules ou ions binaires simples, l ’atome central est celui présent en plus petit nombre et son symbole apparaît souvent en premier dans la formule SO2 O S O O NO3- N O O H2S H S H N2O N N O N2O et N2S sont des exceptions H H L ’atome H est toujours terminal N2H4 N N H H

Élaboration des structures de Lewis : étape 1 Cl L ’atome C est toujours central et fait généralement 4 liaisons CHCl3 H C Cl Cl F CF2Br2 F C Br Br O Dans de nombreux acides, un atome central est entouré de O et des H sont reliés aux O H2SO4 H O S O H O O HSO3- H O S O

Élaboration des structures de Lewis : étape 2 Pour écrire une structure de Lewis on doit calculer le nombre d ’électrons périphériques à répartir dans la molécule ou l’ ion On trouve le nombre d ’électrons périphériques pour chaque atome dans le tableau périodique S [Ne]3s2p4 6 électrons périphériques On additionne les nombres d ’électrons de chacun des atomes SO2 1 S  1 x 6 = 6 é 2 O  2 x 6 = 12 é Total  6 + 12 = 18 é  9 doublets Dans le cas d ’un ion on doit soustraire sa charge NO3- Total  5 + 18 - (-1) = 24 é  12 doublets

Élaboration des structures de Lewis : étape 3 Pour écrire une structure de Lewis on doit placer des doublets de liaison pour relier les atomes entre eux SO2 9 doublets S O N O NO3- 12 doublets S H H2S 4 doublets

Élaboration des structures de Lewis : étape 4 Pour écrire une structure de Lewis on doit répartir les électrons qui ne participent pas à des liaisons comme électrons libres Dans la structure finale chacun des atomes (sauf H) devra autant que possible être entouré de 4 doublets (règle de l ’octet) On attribue en premier des é aux atomes terminaux SO2 9 doublets S O NO3- 12 doublets N O On attribue les é restants à l ’atome central On n ’attribue pas d ’é libres à l ’atome H H2S 4 doublets S H

Élaboration des structures de Lewis : étape 5 Pour écrire un diagramme de Lewis, on déplacera, si nécessaire, des électrons des atomes terminaux vers l ’atome central pour que celui-ci respecte la règle de l ’octet SO2 9 doublets S O S O N O NO3- 12 doublets N O

Élaboration des structures de Lewis : étape 6 Pour compléter un diagramme de Lewis, on calculera les charges formelles de chaque atome et on essaiera de réduire cette charge q = 6-6-1 = -1 Charge formelle = (nombre d ’é de l ’atome neutre) - (nombre d ’é libres) - (nombre de liaisons) (+) (-) S O q = 6-2-3 = +1 Dans la nouvelle structure obtenue, l ’atome central est entouré de plus que 4 doublets. Ceci est possible pour des atomes des périodes 3, 4, 5, 6 ou 7 S O La structure 1, a l ’avantage de respecter la règle de l ’octet pour chacun de ses atomes. La structure 2, a l ’avantage d ’une charge formelle nulle pour chacun de ses atomes. Les 2 structures seront acceptables.

Élaboration des structures de Lewis : étape 6 (-) q = 6-6-1 = -1 N O q = 5-4 = +1 (-) (+) q = 6-6-1 = -1 N O (-) Dans la nouvelle structure obtenue, l ’atome central est entouré de plus que 4 doublets. Ceci est impossible pour des atomes de la période 2 Seule la structure 1 est acceptable