Prédiction de la géométrie moléculaire

Comprendre la Prédiction de la géométrie moléculaire

En chimie organique, la géométrie d’une molécule est souvent prédéterminée par la configuration électronique de ses atomes.

La théorie VSEPR est un modèle utilisé pour prédire cette géométrie en se basant sur la répulsion entre les paires d’électrons de valence.

Dans cet exercice, vous allez déterminer la géométrie de la molécule de l’ammoniac (NH3) et du dioxyde de carbone (CO2).

Données fournies :

• Ammoniac (NH3): Possède un atome d’azote (N) lié à trois atomes d’hydrogène (H) et une paire d’électrons non liante sur l’azote.
• Dioxyde de carbone (CO2): Composé de deux double liaisons entre l’atome de carbone central (C) et deux atomes d’oxygène (O).

Questions:

1. Prédiction de la géométrie de NH3:
   • Déterminez le nombre de paires d’électrons de valence autour de l’atome central (azote).
   • Utilisez la théorie VSEPR pour prédire la géométrie de la molécule d’ammoniac.
2. Prédiction de la géométrie de CO2:
   • Calculez le nombre total de paires d’électrons de valence autour de l’atome de carbone central.
   • Utilisez la théorie VSEPR pour prédire la géométrie de la molécule de dioxyde de carbone.

Correction : Prédiction de la géométrie moléculaire

1. Géométrie de l’ammoniac (NH3)

Calcul des paires d’électrons de valence :

• L’atome d’azote dans NH3 possède 5 électrons de valence.
• Chaque atome d’hydrogène apporte 1 électron, contribuant ainsi 3 électrons de plus.

Total des électrons de valence pour NH3 = 5 (azote) + 3 (3 hydrogènes) = 8 électrons, ce qui correspond à 4 paires d’électrons.

Application de la théorie VSEPR :

• Avec 4 paires d’électrons (3 paires liantes et 1 paire non liante), la répartition optimale pour minimiser la répulsion est une configuration tétraédrique initiale.
• Cependant, la paire non liante sur l’azote repousse plus fortement les paires liantes, ce qui déforme la géométrie tétraédrique en pyramide trigonale.

Résultat :

• La géométrie de NH3 est une pyramide trigonale avec un angle de liaison H-N-H réduit de 109.5° (tétraédrique) à environ 107° à cause de la répulsion supplémentaire causée par la paire non liante.

2. Géométrie du dioxyde de carbone (CO2)

Calcul des paires d’électrons de valence :

• L’atome de carbone a 4 électrons de valence.
• Chaque oxygène contribue avec 2 électrons via une double liaison, totalisant 4 électrons pour les deux oxygènes.

Total des électrons de valence pour CO2 = 4 (carbone) + 4 (2 oxygènes via double liaisons) = 8 électrons, ce qui correspond à 4 paires d’électrons, toutes utilisées dans des liaisons.

Application de la théorie VSEPR :

• CO2 a 2 paires de liaison et aucune paire non liante. La configuration linéaire est la plus favorable pour minimiser la répulsion entre ces paires de liaison.

Résultat :

• La géométrie de CO2 est linéaire avec un angle de liaison de 180° entre les atomes de carbone et d’oxygène.

Illustrations et schémas

Ammoniac (NH3):

• Atome d’azote au centre avec trois atomes d’hydrogène formant la base de la pyramide et une paire d’électrons non liante au sommet, résultant en une géométrie pyramide trigonale.

Dioxyde de carbone (CO2):

• Atome de carbone au centre avec un atome d’oxygène de chaque côté, formant une ligne droite, illustrant la géométrie linéaire.

Prédiction de la géométrie moléculaire