ìStructureélectroniquedesmolécules:LemodèleVSEPR
I–LemodèleVSEPRDéfinitionNomenclatureVSEPRFigurederépulsionGéométriedesmoléculesPositiondespairesnonliantes
II–Valeursréellesdesanglesdeliaison
LemodèleVSEPR
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LemodèleVSEPR(ValenceShellElectronPairsRepulsion-Répulsiondespairesélectroniquesdelacouchedevalence),initiéparSidgwicketPowellpuisdéveloppéparGillespieen1957,permetdedéterminerdefaçonsimpleetintuitivelagéométriedesmolécules.Basésurl'inventairedespairesliantesetnonliantesdesatomes,ilpermetdeprévoirl'orientationrelativedesliaisons,enfaisantl'hypothèsequetouteslespairesserepoussentmutuellement.Ellesselocalisentdansl'espacedefaçonàseplaceraussiloinquepossiblelesunesdesautres.L'arrangementdansl'espacedecespairesestdécritparlafigurederépulsion.Laformedelafigurederépulsionpermetalorsdedéterminerl'arrangementdesliaisonsautourdechaqueatome,etdonclagéométriedelamolécule.
NomenclatureVSEPR
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Laformedelafigurederépulsiondécrivantunatomedansunemoléculedépenddunombred'atomesauquelsilselie(lesligands)etdunombredesespaireslibres.Lesatomesd'unemoléculesontainsiclasséssuivantleurtypeVSEPR,selonlanomenclaturegénérale:
AXnEmoùAreprésentel'atome,XsymboliselesligandsetElesdoubletsnonliants.Lesligandspeuventformeruneliaisonsimple,doubleoutripleavecl'atomecentral.Celarevientàconsidérerlesliaisonsdoublesoutriplesdelamêmefaçonquedesliaisonssimples;ellessontlocaliséesdanslamêmerégiondel'espace.
HCN C:AX2N:AXE
H2CO C:AX3O:AXE2
CH4 C:AX4
NomenclatureVSEPR
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Molécule SchémadeLewis TypeVSEPR
C HH
HH
HCN
CO
H H
OH
HH2O O:AX2E2
Figurederépulsion
Laformedelafigurederépulsionautourd'unatomes'obtientenconsidérantqueliaisonsetpaireslibressepositionnentleplusloinpossiblelesunesdesautresdemanièreàminimiserleurrépulsionmutuelle.Onobtientdesarrangementstypiquessuivantlavaleurden+m.
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n+m=2 n+m=3 n+m=4 n+m=5 n+m=6
Géométriedesmolécules
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Attention:nepasconfondrefigurederépulsionetgéométriedelamolécule.Lafigurederépulsionassociéeàunatomedansunemoléculeestdéterminéeparlenombretotaldepaireslibresetdeliaisons,alorsquelaformedelamoléculerésultedel'arrangementdesliaisonsuniquement.Danslecasoùlamoléculenemetenjeuquedespairesliantes,lagéométriedelamoléculeestconfondueaveclafigurederépulsion.Parcontre,s'ilyauneouplusieurspairesnonliantes,lagéométriedelamoléculenecorrespondplusàlafigurederépulsion.
H2O:AX2E2n+m=4Fig.deRep.=tétraèdre
NH3:AX3En+m=4Fig.deRep.=tétraèdre
Positiondespairesnonliantes
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Dansletriangleetletétraèdre,l'orientationdespairesliantesetnonliantessuivantlesdirectionsdonnéesparlafigurederépulsionestindifférente.Cen'estpaslecasdanslabipyramidetrigonaleetl'octaèdre.Pourdéterminerleurpositionoptimale,ilfautconsidérerquelespairesnonliantessontplusrépulsivesquelespairesliantes.Ellessepositionnentalorsdansl'espacedemanièreàformerleplusgrandanglepossibleaveclesdirectionsadjacentesdelafigurederépulsion,etàs'éloignerlepluspossiblelesunesdesautres.
Positiondespairesnonliantes
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CasdelabipyramidetrigonaleAX3E2
Lespairesnonliantespeuventoccuperunepositionaxialesouéquatoriales
Anglesentreundoubletnonliantetlesautrespairesélectroniques:
2anglesde90°plusstable
3anglesde90°moinsstable
3anglesde90°moinsstable
3arrangementspossibles:
LamoléculeprenduneformeenT
✓ ✗ ✗
Positiondespairesnonliantes
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BipyramidetrigonaleAX4E
Lapositionéquatorialeestprivilégiée.Deuxliaisonsformentdesanglesà90degrésaveclapairenonliante,lesdeuxautresétantà120degrés.Lamoléculeprendlaformed'unebascule
L’octaèdreAX4E2
Lesdeuxpairesnonliantess'oriententaxialement.Lamoléculeadopteunegéométriedetypeplan-carré
Valeursréellesdesanglesdeliaison
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InfluencedunombredepairesnonliantesL'augmentationdunombredepaireslibressurl'atomecentralcontribueàlafermeturedel'angle.Cecitraduitl'effetrépulsifprépondérantdespaireslibresparrapportauxpairesliantes.
Molécule CH4 NH3 H2O TypeVSEPR AX4 AX3E AX2E2Angledevalence 109,5° 107,3° 104,5°
AX
XX
Valeursréellesdesanglesdeliaison
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Influencedel’électronégativitédel’atomecentralSil'électronégativitédel'atomecentraldiminue,lespairesliantessontdemoinsenmoinsattiréesparl'atomecentral;ellesdeviennentplusdistanteslesunesdesautresetserepoussentalorsmoins.L'angledevalenceestdoncd'autantplusgrandquel'électronégativitédel'atomecentralestgrande.
Molécule TypeVSEPR χ(A) AngleH-A-H NH3 AX3E 3,0 107,3°PH3 AX3E 2,1 93,3°AsH3 AX3E 2,0 91,8°SbH3 AX3E 1,9 91,3°
χ(A)ìα ì
AX
XX
Valeursréellesdesanglesdeliaison
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Influencedel’électronégativitédesligandsLespairesliantessontplusattiréesparlesatomespériphériquesd'électronégativitécroissante.L'angledevalenceestdoncd'autantplusfaiblequel'électronégativitédedesligandsestgrande.
Molécule TypeVSEPR χ(X) AngleX-P-X PCl3 AX3E 3,0 100,3°PBr3 AX3E 2,8 101,5°PI3 AX3E 2,5 102°
χ(X)ì α î