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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 163 — #171
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MODÈLE DE LEWIS DES MOLÉCULES ET DES IONS
En l’absence d’une étude systématique de toutes les propriétés des espèces étudiées, le bon
réflexe est de proposer des représentations qui privilégient les liaisons multiples, et donc
l’hypervalence, plutôt que la séparation de charges lorsque l’atome central appartient à
la troisième période (ou plus) de la classification périodique. L’hypervalence est totalement
exclue pour les atomes de la première période de la classification périodique.
2.14 Molécules possédant des atomes du bloc d
Les électrons de valence des atomes du bloc d de la période n sont les électrons ns, np et
(n − 1)d. On peut étendre les représentations de LEWIS des molécules à celles contenant
des atomes du bloc d. La figure 3.21 en présente quelques exemples (Mn : [Ar]3d 5 4s 2 , Cr :
[Ar]3d 4 4s 2 , Os : [Kr]5s 2 5p 6 5d 6 6s 2 ).
O
Cr
O
O
Mn
O
O
O
O
Os
O
O
O
O
FIGURE 3.21 – Représentation de LEWIS de molécules et ions faisant intervenir des atomes
du bloc d.
Il faut toutefois noter que les représentations de LEWIS des molécules contenant des atomes
du bloc d peuvent ne pas représenter correctement les propriétés physico-chimiques de la
molécule. Ainsi, la représentation de LEWIS du trichlorure de fer FeCl 3 fait apparaître un
électron célibataire, alors que cette molécule est plutôt réputée être un acide de LEWIS. Par
ailleurs, sa géométrie dans l’espace ne correspond pas à celle prévue par une théorie (dite
VSEPR), qui s’appuie sur les formules de LEWIS des édifices chimiques (cette théorie n’est
pas examinée ici).
L’ion métavanadate
Proposer une représentation de LEWIS de l’ion métavanadate VO
3–
4 faisant apparaître le
moins de charges formelles (donnée : Z(V) = 23).
Réponse :
La configuration électronique de l’atome de vanadium est V : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .
Les électrons de valence sont les électrons 4s et 3d au nombre de 5. Par conséquent l’ion
métavanadate possède P V = (1 × 5 + 4 × 6 − (−3)) ÷ 2 = 16 paires de valence. Afin de faire
apparaître le moins de charges formelles dans la représentation de LEWIS, il faut utiliser la
possibilité d’hypervalence de l’atome de vanadium (voir figure ci-dessous).
V
O
O
O
O
Exercice résolu
163
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MODÈLE DE LEWIS DES MOLÉCULES ET DES IONS
En l’absence d’une étude systématique de toutes les propriétés des espèces étudiées, le bon
réflexe est de proposer des représentations qui privilégient les liaisons multiples, et donc
l’hypervalence, plutôt que la séparation de charges lorsque l’atome central appartient à
la troisième période (ou plus) de la classification périodique. L’hypervalence est totalement
exclue pour les atomes de la première période de la classification périodique.
2.14 Molécules possédant des atomes du bloc d
Les électrons de valence des atomes du bloc d de la période n sont les électrons ns, np et
(n − 1)d. On peut étendre les représentations de LEWIS des molécules à celles contenant
des atomes du bloc d. La figure 3.21 en présente quelques exemples (Mn : [Ar]3d 5 4s 2 , Cr :
[Ar]3d 4 4s 2 , Os : [Kr]5s 2 5p 6 5d 6 6s 2 ).
O
Cr
O
O
Mn
O
O
O
O
Os
O
O
O
O
FIGURE 3.21 – Représentation de LEWIS de molécules et ions faisant intervenir des atomes
du bloc d.
Il faut toutefois noter que les représentations de LEWIS des molécules contenant des atomes
du bloc d peuvent ne pas représenter correctement les propriétés physico-chimiques de la
molécule. Ainsi, la représentation de LEWIS du trichlorure de fer FeCl 3 fait apparaître un
électron célibataire, alors que cette molécule est plutôt réputée être un acide de LEWIS. Par
ailleurs, sa géométrie dans l’espace ne correspond pas à celle prévue par une théorie (dite
VSEPR), qui s’appuie sur les formules de LEWIS des édifices chimiques (cette théorie n’est
pas examinée ici).
L’ion métavanadate
Proposer une représentation de LEWIS de l’ion métavanadate VO
3–
4 faisant apparaître le
moins de charges formelles (donnée : Z(V) = 23).
Réponse :
La configuration électronique de l’atome de vanadium est V : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 .
Les électrons de valence sont les électrons 4s et 3d au nombre de 5. Par conséquent l’ion
métavanadate possède P V = (1 × 5 + 4 × 6 − (−3)) ÷ 2 = 16 paires de valence. Afin de faire
apparaître le moins de charges formelles dans la représentation de LEWIS, il faut utiliser la
possibilité d’hypervalence de l’atome de vanadium (voir figure ci-dessous).
V
O
O
O
O
Exercice résolu
163