T.P. de Chimie

Les modèles moléculaires

A / Révisions : Règles du duet et de l’octet

Citer le nom de quelques gaz nobles (appelés également gaz rares).

Rappel : On constate que seuls les gaz nobles sont constitués d’atomes indépendants à l’état naturel et qu’ils sont inertes chimiquement. Les atomes des autres éléments s’associent pour former, par exemple, des molécules.

Quelle est la structure électronique des trois premiers gaz nobles de numéro atomique : Z=2, Z=10, et Z=18 ?

Quelle est la structure électronique des atomes suivants : H ( Z=1 ) ; C ( Z=6) ; N (Z=7) ; O (Z=8) ; Cl (Z=17) ?

Quelle différence remarque-t-on entre les structures électronique des atomes précédents et celles des gaz rares?

Si on considère que cette différence permet d’expliquer la formation de la plupart des molécules à partir des atomes pris séparément, énoncer les règles dites du duet et de l’octet.

B / Représentation de quelques molécules à l’aide du modèle moléculaire

Le matériel utilisé :

On représente les molécules en utilisant des modèles moléculaires pour se rendre compte de la forme et du volume relatif des molécules. Dans ce système, on représente les atomes par des boules de couleurs différentes :

            . blanche             :             hydrogène ( H )             :             1 trou.

            . rouge              :             oxygène ( O )                 :            2 trous.

            . bleu                :             azote ( N )                    :             3 trous.

            . noir                 :             carbone ( C )                  :             4 trous.

            . vert                 :             chlore ( Cl )                   :             1 trou.

On a deux types de modèles :

            . les modèles éclatés : les boules sont petites et représentent les centres des atomes considérés ; on les réunit par des bâtonnets qui figurent les liaisons. On peut faire apparaître le squelette de la molécule.

. les modèles compacts : on utilise des portions de boules qui s’interpénètre. C’est une bonne représentation de la forme de la molécule.

1 / Construction de modèles moléculaires

Construire le modèle éclaté des molécules citées et remplir le tableau suivant :

Indiquer si les molécules représentées sont coudées, tétraédrique, ou pyramidales.

2 / Représentation de Cram

Lorsque la molécule n’est pas plane, il est difficile de la représenter. Pour rendre compte sur une feuille de la géométrie dans l’espace des molécules, les chimistes utilisent la représentation de Cram.

. Un trait plein représente une liaison entre deux atomes situés dans le plan de la figure.

. Un triangle allongé plein représente une liaison entre un atome situé dans le plan de la figure (à la pointe du triangle) et un atome situé en avant de ce plan (à la base du triangle).

. Un triangle allongé hachuré représente une liaison entre un atome situé dans le plan de la figure (à la pointe du triangle) et un atome situé en arrière de ce plan (à la base du triangle).

Utiliser cette convention pour représenter les deux dernières molécules ( CH₄ et NH₃ ).

C / Modèle de Lewis

1 / La liaison covalente

a / La molécule de dihydrogène H₂

Compléter le tableau suivant :

Donner la représentation de Lewis de la molécule de dihydrogène sachant qu’un doublet liant es représenté par un tiret entre les deux éléments.

b / La molécule de méthane CH₄

Compléter le tableau suivant :

Donner la représentation de Lewis de la molécule de méthane.

2 / Les doublets non liants

a / La molécule d’eau H₂O

Compléter le tableau suivant :

Donner la représentation de Lewis de la molécule d’eau en sachant qu’un doublet non liant est représenté par un tiret situé autour du symbole de l’atome auquel il appartient.

b / La molécule d’ammoniac NH₃

Compléter le tableau suivant :

Donner la représentation de Lewis de la molécule d’ammoniac.

D / Application

Compléter le tableau (feuille intitulée application) en vous aidant du T.P., des modèles moléculaires, et de votre cours si nécessaire.