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La figure suivante représente une molécule d’hydrazine. Quel est l’angle de liaison N-N-H le plus probable dans l’hydrazine ? (A) 90 degrés, (B) 104,5 degrés, (C) 107 degrés, (D) 109,5 degrés ou (E) 120 degrés.
Pour répondre à cette question, nous pouvons utiliser le modèle VSEPR, ou modèle de répulsion des paires d’électrons de valence (en anglais Valence Shell Electron Pair Repulsion). Ce modèle est utilisé pour prédire la forme tridimensionnelle d’une molécule ou d’un ion polyatomique en supposant que la répulsion électrostatique entre les paires d’électrons sera minimisée. En utilisant ce modèle, on peut également prédire quels seront les angles de liaison dans la molécule.
Appliquons ce modèle à un exemple courant, tel que le méthane. Alors que la structure de Lewis est dessinée en deux dimensions comme celle-ci avec des angles de liaison de 90 degrés, le modèle VSEPR indique que la forme en trois dimensions serait différente. En fait, les paires d’électrons de valence présentes autour de l’atome de carbone central, qui sont des domaines chargés négativement, se positionneront de manière à minimiser la répulsion électrostatique et à maximiser l’espace entre elles. Cela donne des angles de liaison d’environ 109,5 degrés.
Appliquons ceci à la molécule d’hydrazine. À l’aide de la structure de Lewis de l’hydrazine, on peut appliquer le modèle VSEPR pour déterminer l’angle de liaison entre la liaison azote-azote et la liaison azote-hydrogène. On peut considérer l’un des atomes d’azote comme l’atome central. Comme pour le méthane, il existe quatre domaines d’électrons de valence entourant l’atome central. Trois d’entre eux sont des doublets liants, car ce sont des paires d’électrons de valence partagées entre deux atomes. Et le dernier est un doublet non liant.
Un doublet non liant est une paire d’électrons de valence qui ne sont pas partagés dans une liaison covalente. Ce doublet non liant affecte les angles de liaison dans la structure. On pourrait s’attendre à des angles de liaison de 109,5 comme pour le méthane, car cet atome central est également entouré de quatre domaines d’électrons. Cependant, le doublet non liant générera une répulsion plus forte et donc un angle de liaison plus petit. En raison de cette répulsion supplémentaire, l’angle de liaison sera d’environ 107 degrés.
Par conséquent, l’angle de liaison azote-azote-hydrogène dans l’hydrazine le plus probable est la réponse (C), 107 degrés.
