Schémas de Lewis, géométrie et polarité

Cours · chimie (première), chapitre 6 · première, spécialité physique-chimie · le début du chapitre, la suite sur Adloun

Le schéma de Lewis de la molécule d'eau : deux liaisons et deux doublets non liants sur l'oxygène.

Pourquoi l'eau est-elle coudée et le dioxyde de carbone rectiligne ? Pourquoi l'eau dissout-elle le sel et pas l'huile ? Tout part de la structure électronique des entités : le schéma de Lewis — désormais exigible — répartit les électrons de valence, la répulsion des doublets en déduit la géométrie, et l'électronégativité décide de la polarité. Ces trois étages porteront tout le chapitre suivant (cohésion, dissolution).

6.1 Le schéma de Lewis

Définition 6.1Rappels et vocabulaire

Le schéma de Lewis d'une entité représente tous ses électrons de valence, groupés en doublets :

doublet liant : deux électrons partagés entre deux atomes — un trait entre les symboles (liaison covalente ; deux ou trois traits pour les liaisons doubles et triples) ;
doublet non liant : deux électrons propres à un atome — un trait contre son symbole.

Chaque atome tend à s'entourer de huit électrons (règle de l'octet) — deux pour l'hydrogène (règle du duet).

Méthode : Établir un schéma de Lewis

Compter les électrons de valence de chaque atome (son numéro de colonne réduit : H : 1 ; C : 4 ; N : 5 ; O : 6 ; Cl : 7), les additionner ; pour un ion, ajouter un électron par charge $-$ , en retirer un par charge $+$ ;
diviser par $2$ : c'est le nombre total de doublets à placer ;
relier les atomes par des doublets liants (l'atome qui peut former le plus de liaisons au centre), puis répartir les doublets restants en doublets non liants ;
contrôler : octet pour chaque atome (duet pour H), et charge globale correcte.

Exemple 6.2Trois constructions pas à pas

$H X_{2} O$ : $2 \times 1 + 6 = 8$ électrons, $4$ doublets. Deux liaisons $O - H$ , il reste $2$ doublets non liants sur O $✓$ (octet de O : $2 \times 2 + 2 \times 2 = 8$ ).
$CO X_{2}$ : $4 + 2 \times 6 = 16$ électrons, $8$ doublets. Deux liaisons doubles $C = O$ ( $4$ doublets liants), et $2$ doublets non liants sur chaque O $✓$ .
$NH X_{4} X^{+}$ : $5 + 4 \times 1 - 1 = 8$ électrons, $4$ doublets — les quatre liaisons $N - H$ , aucun doublet non liant ; la charge $+$ se note autour du schéma.

La galerie des schémas de Lewis exigibles : traits entre atomes = doublets liants, traits contre un atome = doublets non liants ; la charge d'un ion se note en exposant. Pour les ions monoatomiques, le schéma se réduit au symbole et aux doublets non liants.

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