Prédiction de la géométrie moléculaire

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. Prédiction de la géométrie de NH\(_3\) (ammoniac)

Étape 1 : Calcul du nombre de paires d’électrons autour de l’atome central (azote)

L’atome d’azote dans NH₃ possède 5 électrons de valence. Dans la molécule d’ammoniac, il se lie à trois atomes d’hydrogène par des liaisons covalentes simples. Chaque liaison simple représente une paire d’électrons partagée. De plus, il reste une paire d’électrons non liants (paire libre) sur l’azote.

Formule et données :

• Nombre de liaisons = 3
• Nombre de paires non liantes = 1
• Total de paires autour de l’azote = 3 (liaisons) + 1 (paire non liante) = 4 paires

Calcul :

\[ \text{Nombre total de paires} = 3 + 1 \] \[ \text{Nombre total de paires} = 4 \]

Étape 2 : Application de la théorie VSEPR pour prédire la géométrie

Selon la théorie VSEPR, 4 paires d’électrons autour d’un atome central se disposent selon une géométrie tétraédrique pour minimiser les répulsions. Cependant, la présence d’une paire non liante modifie légèrement la géométrie observable de la molécule.

Résultat :
La géométrie de la molécule d’ammoniac (NH₃) est trigonale pyramidale avec un angle de liaison d’environ 107° (au lieu des 109,5° d’un tétraèdre parfait).

2. Prédiction de la géométrie de CO\(_2\) (dioxyde de carbone)

Étape 1 : Calcul du nombre de paires d’électrons autour de l’atome central (carbone)

L’atome de carbone se trouve au centre de la molécule CO₂. Il forme deux liaisons doubles avec deux atomes d’oxygène. Une liaison double est constituée de deux paires d’électrons, mais pour la géométrie VSEPR, chaque double liaison est comptée comme une seule « région électronique » ou « paire ».

Formule et données :

• Nombre de liaisons (régions électroniques) = 2 (une pour chaque double liaison)

Calcul :

Nombre total de régions électroniques = 2

Étape 2 : Application de la théorie VSEPR pour prédire la géométrie

Avec 2 régions électroniques autour de l’atome central, celles-ci se placent de manière à être le plus éloignées possible l’une de l’autre, ce qui correspond à une disposition linéaire.

Résultat :
La géométrie de la molécule de dioxyde de carbone (CO₂) est linéaire avec un angle de liaison de 180°.

Synthèse des résultats

• NH₃ (Ammoniac) :

  • Nombre total de paires d’électrons autour de N : 4 (3 liaisons + 1 paire non liante)
  • Géométrie prédite : Trigonale pyramidale (influence de la paire non liante, angle ≈ 107°)

• CO₂ (Dioxyde de carbone) :

  • Nombre total de régions électroniques autour de C : 2 (2 double liaisons)
  • Géométrie prédite : Linéaire (angle = 180°)

Prédiction de la géométrie moléculaire

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