Vidéo question :: Comparer les angles de liaisons de molécules simples Chimie

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Classez les molécules suivantes dans l’ordre croissant de leur angle de liaison. (1) l’eau, (2) le dioxyde de carbone, (3) le dioxyde de soufre et (4) le trifluorure de chlore.

Dans cette question, on nous donne quatre molécules différentes. Et nous devons comparer les valeurs des angles de liaison afin de les classer. Pour déterminer leurs angles des liaisons, il faut connaître les formes tridimensionnelles de ces molécules. Pour cela, nous pouvons utiliser le modèle VSEPR, ou modèle de Vesper. VSEPR signifie modèle de répulsion des paires d’électrons de valence (Valence Shell Electron Pair Repulsion en anglais ). 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 de valence sera minimisée. Cette répulsion est minimisée en maximisant la distance entre les domaines électroniques.

On peut prédire les formes tridimensionnelles en déterminant le nombre de domaines de liaison et non liants situés autour de l’atome central de chaque molécule. Un domaine de liaison est un domaine d’électrons où se produit la liaison sur l’atome central. En d’autres termes, c’est un site où les électrons de valence sont partagés entre l’atome central et un autre atome. Un domaine non liant peut également être appelé doublet non liant, une paire d’électrons de valence non impliqués dans une liaison covalente. Il convient de noter qu’un doublet non liant sur un atome central génère plus de répulsion qu’un domaine de liaison, entraînant des angles de liaison plus petits que prévu.

En utilisant ces informations, commençons par la molécule (1), l’eau ou H2O. La structure de Lewis de l’eau ressemble à ceci. L’atome central de cette structure est l’oxygène. Et il possède deux domaines de liaison et deux domaines non liants ou doublets non liants. Avec au total quatre domaines d’électrons autour de l’oxygène central, on pourrait s’attendre à des angles de 109,5 degrés entre chaque domaine, comme dans un tétraèdre. Cependant, en raison de la répulsion plus importante des deux doublets non liants, l’angle de liaison est légèrement diminué à 104,5 degrés, donnant à la molécule d’eau une forme coudée.

Voyons maintenant la molécule (2), le dioxyde de carbone, qui a pour formule chimique CO2. La structure de Lewis du dioxyde de carbone indique que le carbone est l’atome central de la molécule et qu’il possède deux domaines de liaison. Même si les atomes de carbone et d’oxygène sont liés par covalence par des doubles liaisons, une double liaison ne correspond qu’à un seul domaine de liaison. Ces liaisons minimisent la répulsion en maximisant la distance entre elles, ce qui donne un angle de liaison de 180 degrés, faisant du dioxyde de carbone une molécule linéaire.

La molécule (3), le dioxyde de soufre ou SO2, a un atome de soufre central avec deux domaines de liaison et un doublet non liant. Le dioxyde de soufre est également une molécule coudée, comme l’eau. Cependant, l’angle de liaison n’est pas de 104,5 degrés. Puisque l’atome central du dioxyde de soufre ne porte qu’un seul doublet non liant, par opposition aux deux doublets non liants portés par l’oxygène central de l’eau, la répulsion dans le dioxyde de soufre est réduite. Le dioxyde de soufre a ainsi un angle de liaison d’environ 118 degrés.

Enfin, pour la molécule (4), le trifluorure de chlore ou ClF3, on constate à partir de la structure de Lewis que le chlore central possède trois domaines de liaison et deux doublets non liants. Cela donne une molécule en forme de T avec des angles de liaison de 90 degrés.

Ainsi, la molécule avec les angles de liaison les plus petits est la molécule (4), le trifluorure de chlore, avec des angles de 90 degrés, suivie de la molécule (1), l’eau, avec un angle de liaison d’environ 104,5 degrés, puis la molécule (3), le dioxyde de soufre, avec un angle de 118 degrés. Et enfin, la molécule (2), le dioxyde de carbone, est la molécule avec les plus grands angles de liaison, 180 degrés. Par conséquent, les molécules classées dans l’ordre croissant de leurs angles de liaison sont (4), (1), (3), (2).