Structures de Lewis et liaisons chimiques

Importance des structures de Lewis

• Essentiel de maîtriser l'écriture et la compréhension des limites des structures de Lewis.
• Utile pour comprendre la réactivité des molécules.
• Certaines propriétés moléculaires (paramagnétisme de l'oxygène, HE+, HE2+) sont expliquées par une approche quantique.

Notions de liaison chimique

Liaison simple, double et triple

• Liaison simple : expliquer par recouvrement d'orbitales.
• Liaison double : crée une rigidité dans la liaison.
• Liaison triple : plus complexe, influence la géométrie moléculaire.
• Appel aux connaissances sur la structure électronique des atomes et l'orientation des orbitales.
  • Orbitales S (sphériques).
  • Orbitales P (directions perpendiculaires : Px, Py, Pz).

Hybridation des orbitales atomiques

Création d'orbitales moléculaires

• Notion cruciale en 1ère année d'université.
• Orbitales S : Recouvrement possible dans toutes les directions.
• Orbitales P : Recouvrement directionnel (direct ou latéral).
• Orbitales S et P : peuvent se recouvrir avec des énergies similaires.

Géométrie des molécules et hybridation

Méthane (CH4)

• Géométrie : tétraèdre parfait avec un angle de 109°.
• Carbone central entouré de 4 hydrogènes.
• Hybridation SP3 : 4 orbitales hybrides équivalentes créées (1 S + 3 P).

Éthylène (C2H4)

• Contient 2 atomes de carbone liés par une double liaison.
• Hybridation SP2 : 3 orbitales hybrides (1 S + 2 P) + 1 orbitale P non hybridée.
• Recouvrement latéral (lien π) entre 2 carbones : rigidité moléculaire.

Acétylène (C2H2)

• Molécule linéaire avec une triple liaison entre 2 carbones.
• Hybridation SP : 2 orbitales hybrides (1 S + 1 P) + 2 orbitales P non hybridées.
• Double recouvrement π pour former une liaison triple : impossibilité de rotation.

Concepts de recouvrement

• Recouvrement Sigma (σ) : dépassement direct d'orbitales hybrides.
• Recouvrement Pi (π) : dépassement latéral d'orbitales non hybridées.

Exemples supplémentaires

• Butadiène (C4H6) : contient des liaisons doubles et simples, lien avec la mésomérie.
• Benzène : Hybridation SP2 avec des orbitales P non hybridées permettant le déplacement des électrons.