i
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 152 — #160
i
i
i
i
i
i
CHAPITRE 3 – MODÈLE DE LEWIS DES MOLÉCULES ET DES IONS
2.6 Les symboles de LEWIS
Chaque atome des blocs s et p au-delà de la première période de la classification périodique
dispose de quatre orbitales atomiques de valence, chacune pouvant contenir zéro, un ou deux
électrons. En mécanique quantique, un atome dans une molécule est décrit de manière assez
similaire à un atome isolé. Ainsi, dans une molécule, chaque atome des blocs s et p dispose
de quatre orbitales pouvant contenir zéro, un ou deux électrons. Le partage de deux électrons
(un doublet) entre deux atomes a été précédemment symbolisé par un trait entre ces deux
atomes. Mais ce symbole ne décrira pas l’ensemble des électrons de valence : certains ne
seront pas partagés ; d’autres pourront être seuls dans une orbitale. Enfin, certaines orbitales
de la couche de valence pourront être vides. Chacune de ces possibilités est décrite par un
symbole, autour du symbole de l’élément chimique (tableau 3.3).
A
Symbole de doublet non liant sur l’atome A
A
Symbole d’électron célibataire sur l’atome A
A
Symbole de lacune électronique sur l’atome A
TABLE 3.3 – Symboles de LEWIS
Il existe deux autres symboles de charges formelles, qui seront abordés ultérieurement.
2.7 Nombre total d’électrons et de paires de valence
La représentation de LEWIS de la molécule ou de l’ion modélise l’ensemble des électrons de
valence de chacun de ses atomes et des électrons dus aux charges de l’ion : les électrons de
valence de la molécule ou de l’ion. Il faut dans un premier temps en faire le décompte. Soit
une molécule ou un ion de formule notée de manière générale [X i ] z+ , i = 1 à n, constituée
des n atomes X i , et porteur du nombre de charges total +z (avec z < 0 pour un anion). Par
exemple, pour les ions carbonate CO
2–
3 , X 1 = C, X 2 = O, X 3 = O, X 4 = O et z = −2. Soit n Vi
le nombre d’électrons de valence de l’atome X i . Le nombre total d’électrons de valence de
la molécule ou de l’ion est noté N V . Le nombre total de paires de valence P V de la molécule
est la demi-somme des électrons de valence apportés par tous les atomes de la molécule et
des électrons dus aux charges de l’ion. Nous avons alors :
N V =
n
∑
i=1
n Vi
− z
P V = E
1
2
n
∑
i=1
n Vi
− z
où E [x] représente la partie entière de x.
Ainsi, les ions carbonate possèdent P V = (4 + 3 × 6 + 2) ÷ 2 = 12 paires de valence, 11 dues
aux électrons de valence des atomes, et 1 aux électrons de la charge globale de l’ion.
L’utilisation de la fonction partie entière se justifie dans le cas des molécules ou
ions possédant un nombre impair d’électrons. Prenons l’exemple de la molécule
de monoxyde d’azote qui possède N V = 6 + 5 = 1 électrons de valence donc cinq
doublets et un électron célibataire (voir aussi 2.12).
152
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 152 — #160
i
i
i
i
i
i
CHAPITRE 3 – MODÈLE DE LEWIS DES MOLÉCULES ET DES IONS
2.6 Les symboles de LEWIS
Chaque atome des blocs s et p au-delà de la première période de la classification périodique
dispose de quatre orbitales atomiques de valence, chacune pouvant contenir zéro, un ou deux
électrons. En mécanique quantique, un atome dans une molécule est décrit de manière assez
similaire à un atome isolé. Ainsi, dans une molécule, chaque atome des blocs s et p dispose
de quatre orbitales pouvant contenir zéro, un ou deux électrons. Le partage de deux électrons
(un doublet) entre deux atomes a été précédemment symbolisé par un trait entre ces deux
atomes. Mais ce symbole ne décrira pas l’ensemble des électrons de valence : certains ne
seront pas partagés ; d’autres pourront être seuls dans une orbitale. Enfin, certaines orbitales
de la couche de valence pourront être vides. Chacune de ces possibilités est décrite par un
symbole, autour du symbole de l’élément chimique (tableau 3.3).
A
Symbole de doublet non liant sur l’atome A
A
Symbole d’électron célibataire sur l’atome A
A
Symbole de lacune électronique sur l’atome A
TABLE 3.3 – Symboles de LEWIS
Il existe deux autres symboles de charges formelles, qui seront abordés ultérieurement.
2.7 Nombre total d’électrons et de paires de valence
La représentation de LEWIS de la molécule ou de l’ion modélise l’ensemble des électrons de
valence de chacun de ses atomes et des électrons dus aux charges de l’ion : les électrons de
valence de la molécule ou de l’ion. Il faut dans un premier temps en faire le décompte. Soit
une molécule ou un ion de formule notée de manière générale [X i ] z+ , i = 1 à n, constituée
des n atomes X i , et porteur du nombre de charges total +z (avec z < 0 pour un anion). Par
exemple, pour les ions carbonate CO
2–
3 , X 1 = C, X 2 = O, X 3 = O, X 4 = O et z = −2. Soit n Vi
le nombre d’électrons de valence de l’atome X i . Le nombre total d’électrons de valence de
la molécule ou de l’ion est noté N V . Le nombre total de paires de valence P V de la molécule
est la demi-somme des électrons de valence apportés par tous les atomes de la molécule et
des électrons dus aux charges de l’ion. Nous avons alors :
N V =
n
∑
i=1
n Vi
− z
P V = E
1
2
n
∑
i=1
n Vi
− z
où E [x] représente la partie entière de x.
Ainsi, les ions carbonate possèdent P V = (4 + 3 × 6 + 2) ÷ 2 = 12 paires de valence, 11 dues
aux électrons de valence des atomes, et 1 aux électrons de la charge globale de l’ion.
L’utilisation de la fonction partie entière se justifie dans le cas des molécules ou
ions possédant un nombre impair d’électrons. Prenons l’exemple de la molécule
de monoxyde d’azote qui possède N V = 6 + 5 = 1 électrons de valence donc cinq
doublets et un électron célibataire (voir aussi 2.12).
152