I.Les règles du duet et de l’octet

Nous avons vu dans la leçon précédente que les gaz rares (8^ème famille : He, Ne, Ar,…) sont des éléments chimiques stables car leurs couches électroniques externes sont saturées.

Tous les éléments chimiques qui ont des couches électroniques externes non saturées cherchent à se stabiliser en saturant leurs couches externes par 2e⁻ ou bien 8e⁻ selon les règles du duet et de l’octet.

1. Énoncé des deux règles

2. Application aux ions monoatomiques

L’application des règles du duet et de l’octet sur les éléments chimiques dont le numéro atomique 3 ≤ Z < 18 permet de déterminer les symboles des ions monoatomiques correspondants.

Remarque : Détermination de la formule d’un ion

X : est le symbole de l’élément chimique.
n : est le nombre d’électrons perdu ou gagné par l’atome.

II.Représentation des molécules selon le modèle de Lewis

1. La molécule

La molécule est une unité chimique, électriquement neutre, constituée de plusieurs atomes attachés les uns aux autres par des liaisons chimiques.

2. La liaison covalente simple

Les électrons des couches externes des atomes sont responsables de leur union pour former des molécules. On appelle liaison covalente simple : le partage de 2 électrons externes entre deux atomes afin de former un doublet d’électrons liant les deux atomes.

Remarque :

Exemple :   H₂ : H − H  ;  O₂ : O = O  ;  N₂ : N ≡ N

3. Représentation de Lewis

Pour représenter une molécule selon le modèle de Lewis, on suit les étapes suivantes :

• Écrire la structure électronique de chaque atome.
• Déterminer le nombre N_e des électrons de la couche externe de chaque atome.
• Déterminer le nombre de doublets liants n_l pour chaque atome : n_l = n − N_e (n = 2 ou n = 8 selon la règle à laquelle l’atome obéit : duet ou octet).
• Déterminer le nombre de doublets non liants n_nl pour chaque atome : n_nl = (N_e − n_l) / 2
• Déterminer le nombre total n_t des doublets par la relation : n_t = ΣN_e / 2, avec ΣN_e le nombre total des électrons des couches externes des atomes formant la molécule.
• Représenter la molécule.

Exemples :

Remarque :

• La formule H₂O s’appelle la formule brute de la molécule d’eau, elle indique le nombre et la nature des atomes.
• La formule H − O − H s’appelle la formule développée de la molécule d’eau.

III.Géométrie de quelques molécules simples

1. Géométrie spatiale des molécules

Quelques molécules simples se constituent d’un atome central lié à d’autres atomes avec des liaisons covalentes simples, et en raison de la répulsion entre les doublets liants et non liants (charges négatives), la molécule prend une géométrie spatiale.

2. Représentation de Cram

La représentation de Cram permet de représenter la géométrie spatiale de la molécule d’une manière simple en respectant la convention suivante :

Exemple :

On considère la molécule d’acide hypochloreux HClO.

1. Donner la structure électronique des atomes ₁H, ₈O, ₁₇Cl.
2. Déterminer pour chaque atome le nombre n_l de doublets liants.
3. Déterminer pour chaque atome le nombre n_nl de doublets non liants.
4. Donner la représentation de Lewis pour cette molécule, et en déduire sa formule développée.