Prédire la Géométrie Moléculaire (VSEPR)

Comprendre la Théorie VSEPR

La théorie VSEPR (de l'anglais Valence Shell Electron Pair Repulsion) est un modèle utilisé en chimie pour prédire la géométrie tridimensionnelle des molécules. Le principe fondamental est que les paires d'électrons de la couche de valence autour d'un atome central se repoussent et s'orientent de manière à minimiser cette répulsion. Cela détermine la géométrie électronique. La géométrie moléculaire, qui décrit la position des atomes, est ensuite déduite en ne considérant que les paires liantes.

Méthode et Notation

La méthode pour déterminer la géométrie d'une molécule est la suivante :

Dessiner la structure de Lewis de la molécule.
Compter le nombre total de domaines électroniques (paires liantes + paires non liantes) autour de l'atome central.
Utiliser la notation AXₙEₘ, où A est l'atome central, X les atomes liés (\(n\)) et E les doublets non liants (\(m\)).
Déterminer la géométrie électronique à partir du nombre total de domaines (\(n+m\)).
Déterminer la géométrie moléculaire à partir de la disposition des atomes (la forme des AXₙ).

Questions à traiter

Pour chaque molécule suivante : \(\text{BeCl}_2\), \(\text{BF}_3\), \(\text{CH}_4\), \(\text{PCl}_5\), et \(\text{SF}_6\).

Dessinez la structure de Lewis.
Déterminez la notation VSEPR (AXₙEₘ).
Prédisez la géométrie électronique et la géométrie moléculaire.
Estimez les angles de liaison.

Correction : Analyse des Géométries Moléculaires

Molécule 1 : Dichlorure de Béryllium (\(\text{BeCl}_2\))

Structure de Lewis :

:C̈l-Be-C̈l:

Analyse :

Atome central (A) : Be.
Atomes liés (X) : 2 atomes de Cl. (\(n=2\))
Doublets non liants sur Be (E) : 0. (\(m=0\))
Notation VSEPR : AX₂.

Géométrie électronique : Linéaire (2 domaines).
Géométrie moléculaire : Linéaire.
Angle de liaison : 180°.

Molécule 2 : Trifluorure de Bore (\(\text{BF}_3\))

Structure de Lewis :

  :F̈:
   |
:F̈-B-F̈:

Analyse :

Atome central (A) : B.
Atomes liés (X) : 3 atomes de F. (\(n=3\))
Doublets non liants sur B (E) : 0. (\(m=0\))
Notation VSEPR : AX₃.

Géométrie électronique : Trigonale plane (3 domaines).
Géométrie moléculaire : Trigonale plane.
Angle de liaison : 120°.

Molécule 3 : Méthane (\(\text{CH}_4\))

Structure de Lewis :

  H
  |
H-C-H
  |
  H

Analyse :

Atome central (A) : C.
Atomes liés (X) : 4 atomes de H. (\(n=4\))
Doublets non liants sur C (E) : 0. (\(m=0\))
Notation VSEPR : AX₄.

Géométrie électronique : Tétraédrique (4 domaines).
Géométrie moléculaire : Tétraédrique.
Angle de liaison : 109.5°.

Molécule 4 : Pentachlorure de Phosphore (\(\text{PCl}_5\))

Structure de Lewis :

  :C̈l:
   |
:C̈l-P-C̈l:
  / \
:C̈l: :C̈l:

Analyse :

Atome central (A) : P.
Atomes liés (X) : 5 atomes de Cl. (\(n=5\))
Doublets non liants sur P (E) : 0. (\(m=0\))
Notation VSEPR : AX₅.

Géométrie électronique : Bipyramidale à base trigonale (5 domaines).
Géométrie moléculaire : Bipyramidale à base trigonale.
Angles de liaison : 90° (axial-équatorial) et 120° (équatorial-équatorial).

Molécule 5 : Hexafluorure de Soufre (\(\text{SF}_6\))

Structure de Lewis :

  :F̈:
   |
:F̈-S-F̈:
  /|\
:F̈: :F̈: :F̈:

Analyse :

Atome central (A) : S.
Atomes liés (X) : 6 atomes de F. (\(n=6\))
Doublets non liants sur S (E) : 0. (\(m=0\))
Notation VSEPR : AX₆.

Géométrie électronique : Octaédrique (6 domaines).
Géométrie moléculaire : Octaédrique.
Angles de liaison : 90°.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Quelle est la géométrie moléculaire de l'eau (H₂O), de type AX₂E₂ ?

Linéaire
Tétraédrique
Coudée (ou Angulaire)

2. Un doublet non liant occupe-t-il plus, moins, ou autant d'espace qu'un doublet liant ?

Moins d'espace
Plus d'espace
Autant d'espace

Glossaire

Théorie VSEPR: Modèle qui prédit la forme des molécules en se basant sur la minimisation de la répulsion entre les paires d'électrons de valence.
Domaine Électronique: Région de l'espace occupée par des électrons autour d'un atome central. Un domaine peut être une liaison simple, double, triple ou un doublet non liant.
Géométrie Électronique: La disposition tridimensionnelle de tous les domaines électroniques (liants et non liants) autour de l'atome central.
Géométrie Moléculaire: La disposition tridimensionnelle des atomes dans une molécule. Elle est déterminée par la géométrie électronique mais ne "voit" que les doublets liants.
Doublet Non Liant (ou Paire Libre): Paire d'électrons de valence qui n'est pas impliquée dans une liaison covalente. Ces doublets exercent une répulsion plus forte que les doublets liants.

Prédire la Géométrie Moléculaire (VSEPR)