i
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 162 — #170
i
i
i
i
i
i
CHAPITRE 3 – MODÈLE DE LEWIS DES MOLÉCULES ET DES IONS
Hypervalence préférable
Pour certains composés, l’hypervalence n’est pas indispensable à la description de LEWIS de
la molécule, mais rend mieux compte de ses propriétés physiques. L’acide sulfurique H 2 SO 4
illustre cela : pour cette molécule, P V = (2 × 1 + 6 + 6 × 4) ÷ 2 = 16, ce qui conduit à une
répartition des paires de valence, puis des charges formelles selon la figure 3.19.
S
O
O
OH
HO
2+
FIGURE 3.19 – Représentation de LEWIS de l’acide sulfurique faisant respecter la règle de
l’octet à tous les atomes.
Cette représentation de LEWIS suggère que les liaisons S−O sont de même nature (liaison
simple), donc de longueur très voisine. Cependant on observe expérimentalement que les
liaisons S−O (oxygène non lié à un hydrogène) sont plus courtes que les liaisons S–OH.
Cette représentation de LEWIS, si elle est correcte, n’est cependant pas la plus apte à rendre
compte des propriétés de la molécule. L’analyse des longueurs de liaison conduit à préférer
une représentation de LEWIS où les liaisons S−O (oxygène non lié à un hydrogène) sont des
liaisons doubles. L’utilisation de la possibilité d’hypervalence de l’atome de soufre permet
alors de proposer une autre représentation de LEWIS de l’acide (figure 3.20).
S
O
O
OH
HO
FIGURE 3.20 – Représentation de LEWIS de l’acide sulfurique utilisant la possibilité d’hypervalence de l’atome de soufre
L’ion chlorite
Proposer une représentation de LEWIS de l’ion ClO
–
2 où tous les atomes respectent la règle
de l’octet. Proposer deux représentations de LEWIS hypervalentes.
Réponse :
L’ion ClO
–
2 possède P V = (1 × 7 + 2 × 6 − (−1)) ÷ 2 = 10 paires de valence. La représentation de LEWIS pour laquelle tous les atomes respectent la règle de l’octet fait apparaître
une séparation de charges. L’atome de chlore est dans la troisième période de la classification périodique : il peut être hypervalent. Deux autres représentations de LEWIS sont alors
possibles et toutes les possibilités sont représentées figure ci-dessous.
Cl O
O
Cl
O
O
Cl
O
O
Exercice résolu
162
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 162 — #170
i
i
i
i
i
i
CHAPITRE 3 – MODÈLE DE LEWIS DES MOLÉCULES ET DES IONS
Hypervalence préférable
Pour certains composés, l’hypervalence n’est pas indispensable à la description de LEWIS de
la molécule, mais rend mieux compte de ses propriétés physiques. L’acide sulfurique H 2 SO 4
illustre cela : pour cette molécule, P V = (2 × 1 + 6 + 6 × 4) ÷ 2 = 16, ce qui conduit à une
répartition des paires de valence, puis des charges formelles selon la figure 3.19.
S
O
O
OH
HO
2+
FIGURE 3.19 – Représentation de LEWIS de l’acide sulfurique faisant respecter la règle de
l’octet à tous les atomes.
Cette représentation de LEWIS suggère que les liaisons S−O sont de même nature (liaison
simple), donc de longueur très voisine. Cependant on observe expérimentalement que les
liaisons S−O (oxygène non lié à un hydrogène) sont plus courtes que les liaisons S–OH.
Cette représentation de LEWIS, si elle est correcte, n’est cependant pas la plus apte à rendre
compte des propriétés de la molécule. L’analyse des longueurs de liaison conduit à préférer
une représentation de LEWIS où les liaisons S−O (oxygène non lié à un hydrogène) sont des
liaisons doubles. L’utilisation de la possibilité d’hypervalence de l’atome de soufre permet
alors de proposer une autre représentation de LEWIS de l’acide (figure 3.20).
S
O
O
OH
HO
FIGURE 3.20 – Représentation de LEWIS de l’acide sulfurique utilisant la possibilité d’hypervalence de l’atome de soufre
L’ion chlorite
Proposer une représentation de LEWIS de l’ion ClO
–
2 où tous les atomes respectent la règle
de l’octet. Proposer deux représentations de LEWIS hypervalentes.
Réponse :
L’ion ClO
–
2 possède P V = (1 × 7 + 2 × 6 − (−1)) ÷ 2 = 10 paires de valence. La représentation de LEWIS pour laquelle tous les atomes respectent la règle de l’octet fait apparaître
une séparation de charges. L’atome de chlore est dans la troisième période de la classification périodique : il peut être hypervalent. Deux autres représentations de LEWIS sont alors
possibles et toutes les possibilités sont représentées figure ci-dessous.
Cl O
O
Cl
O
O
Cl
O
O
Exercice résolu
162