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Chimie · Prépa concours post-bac — IAV & ENA Meknès

Liaisons chimiques et géométrie des molécules

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

La stabilité des molécules repose sur la règle de l'octet ($8e^-$) ou du duet ($2e^-$). La structure de Lewis permet de représenter les doublets liants et non-liants. La méthode VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) définit la géométrie par la formule $AX_nE_m$ :

  • $A$ : atome central.
  • $X$ : atomes liés.
  • $E$ : doublets non-liants. La géométrie dépend de la répulsion minimale entre les doublets. L'électronégativité ($\chi$) détermine la polarité des liaisons : si $\Delta\chi > 0,4$, la liaison est polarisée.

Méthodes à maîtriser

  1. Écriture de Lewis : Compter les électrons de valence, placer l'atome le moins électronégatif au centre, respecter l'octet.
  2. Détermination VSEPR : Identifier $n$ et $m$ dans $AX_nE_m$.
  3. Prédiction de la polarité : Sommer les moments dipolaires des liaisons. Si la somme vectorielle est nulle, la molécule est apolaire.

Exemples corrigés

  • Molécule $H_2O$ : $O$ ($2s^2 2p^4$) a 6 électrons de valence. Il forme 2 liaisons avec $H$ et possède 2 doublets non-liants. Formule $AX_2E_2$, géométrie coudée.
  • Molécule $CO_2$ : $O=C=O$. Formule $AX_2E_0$, géométrie linéaire, apolaire.

Erreurs fréquentes

  • Oublier les doublets non-liants sur les atomes périphériques (ex: $Cl$ dans $HCl$).
  • Confondre géométrie électronique et géométrie moléculaire.
  • Croire qu'une molécule avec des liaisons polarisées est forcément polaire (ex: $CCl_4$ est apolaire par symétrie).

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Liaisons chimiques et géométrie des molécules

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Quelle est la géométrie de $BeCl_2$ ?

❓ Questions fréquentes

Comment savoir quel atome mettre au centre dans une molécule ?
  1. L'atome central est généralement celui qui a la plus faible électronégativité (sauf l'hydrogène qui ne peut faire qu'une seule liaison).
  2. Il doit être capable de former le plus grand nombre de liaisons.

💡 À retenir : L'atome le moins électronégatif occupe la position centrale.

Kifach n-3ref wach l-molécule polaire wla la ?
  1. Chouf wach l-liaisons polarisées (différence d'électronégativité).
  2. Chouf l-chkel l-fada2i (géométrie).
  3. Ila kan t-tewzi3 d-l-chohna m-qad (symétrique), l-molécule kat-koun apolaire.

💡 À retenir : Molécule symétrique = apolaire.

Est-ce que la règle de l'octet est toujours respectée ?

Non, il existe des exceptions :

  1. Déficit électronique : $Be$ (4 électrons) ou $B$ (6 électrons).
  2. Hypervalence : Atomes de la 3ème période ou plus (ex: $PCl_5$, $SF_6$) qui peuvent dépasser 8 électrons.

💡 À retenir : La règle de l'octet est une règle, pas une loi absolue.

Kifach n-7seb l-3adad d-les doublets f-VSEPR ?
  1. Hseb l-électronat d-valence dyal atome central.
  2. Zid 3lihom 3adad d-les atomes li m-liyine m3ah (ila kanou monovalents).
  3. Qsem 3la 2 bach t-lqa l-3adad total d-les doublets.

💡 À retenir : $n+m = \frac{V + H}{2}$ (V=valence, H=atomes monovalents).

Pourquoi l'angle H-O-H dans l'eau n'est pas de 180° ?

À cause des deux doublets non-liants sur l'oxygène. Ils occupent plus d'espace que les liaisons $O-H$ et repoussent ces dernières, réduisant l'angle à environ 104,5°.

💡 À retenir : Les doublets non-liants sont plus "encombrants" que les liaisons.

Chno l-farq bin liaison covalente et liaison dative ?
  1. Liaison covalente : chaque atome donne un électron pour former le doublet.
  2. Liaison dative : un seul atome donne les deux électrons du doublet pour lier un autre atome.

💡 À retenir : La liaison dative est une forme de liaison covalente particulière.

Comment représenter les doublets non-liants ?

On les représente par deux points ou un petit trait sur l'atome concerné. Ils sont cruciaux pour déterminer la géométrie VSEPR.

💡 À retenir : Ne jamais oublier les doublets non-liants pour le calcul de $m$ dans $AX_nE_m$.

Quelle est la géométrie de NH3 ?

$N$ a 5 électrons de valence. Il forme 3 liaisons avec $H$ et possède 1 doublet non-liant. C'est un $AX_3E_1$, donc une géométrie pyramidale à base triangulaire.

💡 À retenir : $AX_3E_1$ donne toujours une pyramide trigonale.

Est-ce que CH4 est polaire ?

Non, car la molécule est parfaitement tétraédrique et symétrique. Les moments dipolaires des quatre liaisons $C-H$ s'annulent.

💡 À retenir : $CH_4$ est une molécule apolaire.

Pourquoi le bore BF3 est-il plan ?

Le bore est $AX_3E_0$. La répulsion entre les 3 liaisons $B-F$ les place dans un plan avec des angles de 120°.

💡 À retenir : $AX_3$ est toujours plan trigonal.

Comment savoir si une liaison est ionique ou covalente ?

On regarde la différence d'électronégativité $\Delta\chi$. Si $\Delta\chi$ est très élevée (généralement > 1,7), la liaison est considérée comme ionique.

💡 À retenir : $\Delta\chi$ faible = covalente, $\Delta\chi$ forte = ionique.

Quelle est la différence entre géométrie électronique et moléculaire ?

La géométrie électronique prend en compte tous les doublets (liants et non-liants). La géométrie moléculaire ne décrit que la position des atomes dans l'espace.

💡 À retenir : Les doublets non-liants dictent la forme, mais ne sont pas "visibles" dans la géométrie moléculaire.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Donner la structure de Lewis, la formule VSEPR et la géométrie de la molécule $SF_4$.

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Exercice 2

Comparer la polarité de $NF_3$ et $NH_3$.

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Exercice 3

Justifier la géométrie de l'ion $I_3^-$.

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