Première S 2015-2016

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Ecrire la représentation de Lewis d'une molécule

La représentation de Lewis d'une molécule fait apparaître la position de tous les doublets élecroniques, liants et non liants, autour des atomes qui la composent.

Donner la représentation de Lewis de la molécule d'ammoniac de formule brute \(\displaystyle{\ce{NH3}}\).

Données : les représentations symboliques des atomes impliqués :

  • Hydrogène \(\displaystyle{\ce{^{1}_{1}H}}\)
  • Azote \(\displaystyle{\ce{^{14}_{7}N}}\)
Etape 1

Déterminer le nombre de liaisons covalentes que doit établir chaque atome

On détermine le nombre de liaisons covalentes que doit établir chaque atome, à l'aide des règles du duet et de l'octet.

On peut aussi retenir par cœur le nombre de liaisons covalentes que doivent établir les atomes usuels :

Atome Hydrogène \(\displaystyle{\ce{H}}\) Carbone \(\displaystyle{\ce{C}}\) Azote \(\displaystyle{\ce{N}}\) Oxygène \(\displaystyle{\ce{O}}\) Fluor \(\displaystyle{\ce{F}}\) Chlore \(\displaystyle{\ce{Cl}}\)
Nombre de liaisons covalentes 1 4 3 2 1 1
  • Le numéro atomique de l'atome d'hydrogène étant \(\displaystyle{Z = 1}\), sa structure électronique est (K)1, l'atome d'hydrogène doit donc établir 1 liaison covalente afin de respecter la règle du duet.
  • Le numéro atomique de l'atome d'azote étant \(\displaystyle{Z = 7}\), sa structure électronique est (K)2(L)5, l'atome d'azote doit donc établir 3 liaisons covalentes afin de respecter la règle de l'octet.
Etape 2

Déterminer le nombre de doublets non liants portés par chaque atome

On détermine le nombre de doublets non liants portés par chaque atome, sachant qu'il vaut :

  • 0 pour l'atome d'hydrogène
  • Le nombre d'électrons externes moins le nombre de liaisons covalentes formées, le tout divisé par 2, pour les atomes qui respectent la règle de l'octet

On peut aussi retenir par cœur le nombre de doublets non liants portés par les atomes usuels :

Atome hydrogène \(\displaystyle{\ce{H}}\) carbone \(\displaystyle{\ce{C}}\) azote \(\displaystyle{\ce{N}}\) oxygène \(\displaystyle{\ce{O}}\) fluor \(\displaystyle{\ce{F}}\) chlore \(\displaystyle{\ce{Cl}}\)
Nombre de doublets non liants 0 0 1 2 3 3
  • L'atome d'hydrogène ne porte pas de doublet non liant.
  • L'atome d'azote possède 5 électrons externes et forme 3 liaisons covalentes, il porte donc \(\displaystyle{\dfrac{5-3}{2} = 1}\) doublet non liant.
Etape 3

Représenter l'atome central

On dessine le symbole de l'atome central (celui qui doit établir le plus de liaisons covalentes) en représentant les doublets électroniques (liants et non liants) positionnés autour de lui :

  • Dirigés vers l'extérieur pour les doublets liants (les liaisons covalentes) car ils sont partagés par deux atomes.
  • Rapprochés de l'atome pour les doublets non liants car il ne les partage pas.

S'il existe des atomes faisant le même nombre de liaisons, on les place ensemble au centre de la molécule, liés entre eux par une liaison covalente.

2 atomes d'oxygène portant 2 doublets non liants et établissant 2 liaisons covalentes sont au centre de la molécule d'eau oxygénée de formule brute \(\displaystyle{\ce{H2O2}}\).

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Puisque l'atome d'azote doit établir 3 liaisons covalentes et qu'il porte un doublet non liant, sa représentation de Lewis est la suivante :

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Etape 4

Vérifier la nécessité de liaisons multiples ou de cycles

Si le nombre de liaisons que doivent établir la totalité des atomes restant à placer dans la molécule n'est pas égal au nombre de liaisons covalentes que l'atome central doit établir, c'est que la molécule compte des liaisons multiples (doubles, représentées par le signe \(\displaystyle{\ce{=}}\) ou triples, représentées par le signe \(\displaystyle{\ce{#}}\) ) ou un cycle.

L'atome d'azote doit établir 3 liaisons covalentes et dans la molécule d'ammoniac il y a trois atomes d'hydrogène, qui établissent chacun une liaison : il n'y donc ni liaisons multiples ni cycles dans cette molécule.

Etape 5

Placer les atomes restants autour de l'atome central

On place les atomes restants autour de l'atome central, en respectant le nombre de liaisons qu'ils doivent établir.

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