Objectif d’apprentissage
- Calculer les charges formelles des atomes dans un composé
Points clés
- Structures de Lewis, également appelées diagrammes de points de Lewis, modélisent la liaison covalente entre les atomes. Ces diagrammes utilisent des points autour des atomes pour signifier les électrons et des lignes pour signifier les liaisons entre les atomes.
- Les structures de Lewis incorporent la charge formelle d’un atome, qui est la charge sur un atome dans une molécule, en supposant que les électrons dans une liaison chimique sont partagés également entre les atomes.
- Lorsque plusieurs structures de Lewis peuvent représenter le même composé, les différentes formules de Lewis sont appelées structures de résonance.
Termes
- structure de résonanceUne molécule ou un ion polyatomique qui possède plusieurs structures de Lewis parce que la liaison peut être représentée de plusieurs façons.
- règle de l’octetLes atomes perdent, gagnent ou partagent des électrons afin d’avoir une coquille de valence complète de huit électrons.
- charge formelleLa charge attribuée à un atome dans une molécule, en supposant que les électrons dans une liaison chimique sont partagés également entre les atomes. Cela aide à déterminer laquelle de quelques structures de Lewis est la plus correcte.
Structures de Lewis
Les représentations picturales sont souvent utilisées pour visualiser les électrons, ainsi que toute liaison qui peut se produire entre les atomes d’une molécule. En particulier, les chimistes utilisent les structures de Lewis (également appelées diagrammes de Lewis, diagrammes de points électroniques ou structures électroniques) pour représenter les composés covalents. Dans ces diagrammes, les électrons de valence sont représentés sous forme de points assis autour de l’atome ; toute liaison que les atomes partagent est représentée par des lignes simples, doubles ou triples.
Généralement, la plupart des structures de Lewis suivent la règle de l’octuor ; elles partagent des électrons jusqu’à ce qu’elles atteignent 8 électrons dans leur coquille de valence la plus externe. Cependant, il existe des exceptions à la règle de l’octuor, comme le bore, qui est stable avec seulement 6 électrons dans sa coquille de valence. Les éléments hydrogène (H) et hélium (He) suivent la règle du duo, qui dit que leur coquille de valence la plus externe est pleine avec 2 électrons dedans.
Dessiner une structure de Lewis
Pour dessiner une structure de Lewis, il faut déterminer le nombre d’électrons de valence sur chaque atome du composé. Le nombre total d’électrons de valence dans l’ensemble du composé est égal à la somme des électrons de valence de chaque atome du composé. Les électrons de non valence ne sont pas représentés lors du dessin des structures de Lewis.
Les électrons de valence sont placés sous forme de paires solitaires (deux électrons) autour de chaque atome. La plupart des atomes peuvent avoir un octuor incomplet d’électrons. Cependant, les atomes peuvent partager des électrons entre eux pour remplir cette exigence d’octuor. Une liaison qui partage deux électrons est appelée une liaison simple et est signifiée par une ligne droite et horizontale.
Si la règle de l’octuor n’est toujours pas satisfaite, les atomes peuvent former une liaison double (4 électrons partagés) ou triple (6 électrons partagés). Comme la paire de liaison est partagée, l’atome qui avait la paire solitaire a encore un octuor, et l’autre atome gagne deux électrons ou plus dans sa coquille de valence.
Par exemple, le CO2 est une molécule neutre avec 16 électrons de valence au total. Dans la structure de Lewis, le carbone doit être lié par une double liaison aux deux atomes d’oxygène.
Les structures de Lewis peuvent également être dessinées pour des ions. Dans ces cas, la structure entière est placée entre parenthèses, et la charge est écrite en exposant en haut à droite, à l’extérieur de la parenthèse.
Détermination de la charge formelle
Bien que nous sachions combien d’électrons de valence sont présents dans un composé, il est plus difficile de déterminer autour de quels atomes résident réellement les électrons. Pour aider à résoudre ce problème, les chimistes calculent souvent la charge formelle de chaque atome. La charge formelle est la charge électrique qu’un atome aurait si tous les électrons étaient partagés de manière égale.
La charge formelle d’un atome peut être déterminée par la formule suivante :
FC = V – (N + \frac{B}{2})
Dans cette formule, V représente le nombre d’électrons de valence de l’atome isolé, N est le nombre d’électrons de valence non liants, et B est le nombre total d’électrons en liaison covalente avec d’autres atomes de la molécule.
Par exemple, calculons la charge formelle d’un atome d’oxygène dans une molécule de dioxyde de carbone (CO2) :
FC = 6 électrons de valence – (4 électrons de valence non liants + 4/2 électrons dans des liaisons covalentes)
FC = 6 – 6 = 0
L’atome d’oxygène dans le dioxyde de carbone a une charge formelle de 0.
Structures de résonance
Parfois, plusieurs structures de Lewis peuvent être dessinées pour représenter le même composé. Ces structures équivalentes sont connues sous le nom de structures de résonance et impliquent le déplacement d’électrons et non d’atomes réels. Selon le composé, le déplacement des électrons peut entraîner un changement des charges formelles. Le plus souvent, les structures de Lewis sont dessinées de manière à ce que la charge formelle de chaque atome soit minimisée.
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