Géométrie MOLÉCULAIRE: définition et exemples

La forme tridimensionnelle dans lequel sont disposés les atomes qui composent une molécule est connu sous le nom de géométrie moléculaire ou structure moléculaire.

Il est possible de déduire la géométrie de ces molécules à partir d'un modèle théorique: le modèle de répulsion des paires d'électrons dans la couche de valence (RPECV). Ce modèle est particulièrement utile pour représenter la géométrie de molécules constituées de petits atomes et liées entre elles par des liaisons covalentes (partage d'électrons).

Dans cette leçon d'un ENSEIGNANT, nous découvrirons les définition de la géométrie moléculaire et exemples De cette façon, vous pouvez apprendre en quoi consiste le modèle RPECV, comment la géométrie des molécules peut être déduite par cette méthode et quelques exemples.

Indice

1. Définition de la géométrie moléculaire
2. Exemples de géométrie moléculaire
3. Connaître la structure de Lewis de la molécule
4. Modèle de répulsion des paires d'électrons de la couche de valence (RPECV)

La géométrie moléculaire ou la structure moléculaire est la façon dont les atomes trouvé une molécule sont disposés dans l'espace.

Cette structure tridimensionnelle (géométrie moléculaire) vient défini par une série de forces qui maintiennent les atomes ensemble dans un arrangement spécifique. Parmi les forces qui déterminent la géométrie moléculaire, les plus importantes sont Le lien que atomes s'allonger l'un contre l'autre pour former la molécule.

La géométrie des molécules est très importante car elle détermine quelles sont les caractéristiques physico-chimiques de la matière. Par exemple: les molécules d'H2O ont une géométrie angulaire qui est donnée par les liaisons qui la forment. L'adoption de cette géométrie angulaire fait de la molécule d'eau un dipôle électrique et possède des propriétés exceptionnelles. Grâce à sa géométrie, l'eau est liquide à température ambiante, elle est capable de dissoudre de nombreuses substances, etc.

Évidemment, étant donné la taille des molécules, leur géométrie ne peut pas être observée directement et doit être déduite par des méthodes indirectes. De plus, il est nécessaire de représenter ces géométries au moyen de modèles théoriques.

Ce sont ces modèles théoriques qui nous permettent de déterminer à quoi ressemble la géométrie d'une molécule à partir de sa formule moléculaire.

Comme nous l'avons vu dans la section précédente, les atomes qui composent une molécule peuvent acquérir différents arrangements spatiaux (géométries). Dans cette section, nous verrons quelques exemples de géométrie moléculaire.

Géométries bidimensionnelles

Dans certains cas, les molécules acquièrent des géométries plates ou bidimensionnelles, c'est-à-dire qu'il s'agit de structures qui n'ont que deux dimensions et occupent une surface (elles n'ont pas de volume).

Géométrie linéaire

C'est la géométrie la plus simple, il s'agit de molécules dont les atomes s'unissent pour former une droite. Toutes les molécules composées de deux atomes sont linéaires, mais cette géométrie se produit également dans les molécules composées de trois atomes.

Exemples de molécules linéaires :
Formé de deux atomes: tous les gaz diatomiques tels que O2, H2.

Composé de trois atomes: CO2 (dioxyde de carbone).

Géométrie angulaire

Ce sont des molécules composées de trois atomes qui forment un angle. L'amplitude de l'angle formé peut être différente, selon le type d'atomes qui le forment. Les amplitudes des angles formés par les molécules angulaires ont des valeurs comprises entre 90º et 120º.

Exemples: H2O, SO2 (dioxyde de soufre), SnCl2 (dichlorure d'étain)

Géométrie triangulaire

Ce sont des molécules composées de quatre atomes, avec un atome situé au centre d'un triangle imaginaire et les trois autres atomes restants situés à chacun des sommets de ce triangle.

Exemples: SO3 (trioxyde de soufre), NO3^- (ion nitrate)

Géométrie carrée

Les molécules avec cette géométrie ont 5 atomes. L'un est situé au centre d'un carré et les 4 autres à chacun des sommets de la figure.

Exemples: XeF4 (trifluorure de xénon)

Géométries tridimensionnelles

Ils ont trois dimensions, c'est-à-dire qu'ils ont un volume. Les géométries des molécules 3D sont très diverses, nous n'en verrons ici que quelques exemples.

Géométrie tétraédrique

Cette géométrie est celle présentée par certaines molécules formées de cinq atomes, dans laquelle se trouve un atome le centre d'un cube imaginaire et les quatre atomes restants sont situés aux sommets du cube (tétraèdre).

Exemple: CH4 (méthane), MnO4^-(ion permanganate)

Géométrie pyramidale trigonale

Ce sont des molécules à quatre atomes disposés aux quatre sommets d'une pyramide à base triangulaire.

Exemple: NH3 (ammoniac), PH3 (phosphine)

Géométrie pyramidale quadrangulaire

Dans ce cas, le nombre d'atomes qui composent la molécule est de six et cinq d'entre eux sont disposés dans le sommets d'une pyramide à base carrée, tandis que le sixième occupe le centre du carré de la base.

Exemple: ClF5 (pentafluorure de chlore)

Avant de pouvoir utiliser le Méthode RPECV il faut savoir ce que c'est Structure de Lewis de la molécule et pour cela vous devez d'abord savoir ce que configuration électroniquede la couche de Valence des différents atomes qui composent la molécule.

Par conséquent, avant de pouvoir déterminer la géométrie d'une molécule, il est nécessaire d'effectuer quelques étapes préalables :

• À. Obtenir les configurations électroniques des différents atomes qui composent la molécule.
• B. Déterminer le nombre d'électrons de la couche de valence de chacun des atomes. Les électrons dans la couche de valence sont les électrons que l'atome peut utiliser pour former des liaisons.
• C. Déduire la structure de Lewis en tenant compte du nombre d'électrons que chaque atome a dans sa couche de valence.

Image: Lecteur de diapositives

Dans Structures de Lewis chacun des atomes liés, doit répondre à la règle de l'octet. Lorsqu'un atome remplit la règle de l'octet, il est entouré de quatre paires d'électrons qui peuvent être des électrons faisant partie d'un liaison (paires d'électrons de liaison) ou des paires d'électrons qui ne participent pas à la formation de liaison (paires d'électrons non obligatoire).

Comme nous le verrons, une fois la structure de Lewis d'une molécule déterminée, en déduire sa la géométrie utilisant le modèle de répulsion des paires d'électrons de la couche de valence est très facile.

Selon ce modèle de représentation, les ligands (X) et les paires d'électrons non liants (E) sont disposés autour de l'atome central (A), de sorte que la distance entre eux est maximale. La somme des ligands et des paires d'électrons non liants (X + E) détermine le type de géométrie de la molécule.

X + E = 2

Géométrie linéaire

AX2 : Molécule formée de deux atomes de ligand attachés à un atome central

Exemple: hydrure de béryllium (BeH2).

X + E = 3

Géométrie plane triangulaire (triangle équilatéral)

AX3: Molécule composée de trois atomes attachés à un atome central

Exemples: Certains chlorures comme le bore ou l'aluminium (BCl3, AlCl3)

Géométrie angulaire (angle 120º)

AX2E: Molécule avec un atome central attaché à deux ligands et une paire d'électrons non liés.

Exemples: Chlorure d'étain (II) (Sn2Cl)

X + E = 4

Géométrie tétraédrique

AX4: Molécules avec un atome central avec quatre ligands disposés en liaisons de sorte que les ligands soient ils ont aux sommets des diagonales opposées un cube dont le centre est l'atome central lui-même.

Exemples: Des molécules telles que le méthane (CH4), le chlorure de silicium (SiCl4) ou le tétrachlorure de carbone (CCl4) présentent cette géométrie.

Géométrie pyramidale trigonale

AX3E: Molécules avec 3 ligands et 1 seule paire d'électrons dans laquelle les atomes des trois ligands sont disposés pour former la base d'une pyramide à base triangulaire dans laquelle l'atome central se trouve au sommet supérieur dudit pyramide

Exemples: l'une des molécules qui a cette géométrie est l'ammoniac (NH3).

Géométrie angulaire (angle de 109º)

AX2E2: Les deux ligands et l'atome central sont disposés en formant un angle de 109º

Exemples: L'eau (H2O) est l'une des molécules qui ont cette géométrie.

géométrie linéaire

AX3: Comme il n'y a qu'un seul ligand attaché à l'atome central, la géométrie est linéaire.

Exemple: Fluorure d'hydrogène ou acide fluorhydrique (HF).

X + E = 5

Géométrie trigonale bipyramidale

AX5: La molécule a la géométrie de deux pyramides opposées, avec une base triangulaire commune aux deux. L'atome central est disposé au centre et les ligands sont situés aux sommets.

Exemple: Pentachlorure de phosphore (PCl5)

Géométrie dyshénoïdale

AX4E: Dans ce type de géométrie, les atomes acquièrent un arrangement qui ressemble à la structure d'une balançoire à bascule.

Exemple: Tétra fluorure de soufre (SF4).

géométrie en T

AX3E2 : Les molécules ont la forme de la lettre T, avec les ligands aux extrémités de la lettre et l'atome central au point de rencontre des deux lignes qui la forment.

Exemple: Trifluorure de chlore (ClF3)

Géométrie linéaire

AX2E3: Dans ce cas, les trois atomes de la molécule sont disposés dans le prolongement de l'atome central en position intermédiaire.

Exemple: Difluorure de xénon (F2Xe)

X + E = 6

Géométrie octaédrique

AX6: Ce type de molécule a une structure qui ressemble à un octaèdre dans lequel l'atome central occuperait le centre de la figure géométrique et les six ligands chacun de ses sommets.

Exemple: hexafluorure de soufre (SF6)

Pyramide à base carrée

AX5E: Dans ce cas, les atomes forment une figure dans laquelle l'atome central occupe le centre de la base et les ligands les cinq sommets de la figure.

Exemple: pentafluorure de brome (BrF5)

Géométrie carrée plane

AX4E2: Les atomes acquièrent une disposition en forme de carré, dans laquelle l'atome central occupe le centre de la figure et les ligands chacun de ses sommets.

Exemple: Ion tétrafluorure de xénon (XeF4)

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Alejandrina Gallego Picó, Rosa Mª Garcinuño Martínez, Mª José Morcillo Ortega, Miguel Ángel Vázquez Segura. (2018) Chimie de base. Madrid: Uned