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5 • Liaison chimique – Géométrie des molécules – Moment dipolaire
Le fait que dans les trois cas l’angle des liaisons soit inférieur à 109 ° 28’ s’explique par le fait
qu’un doublet libre est « plus encombrant » (plus répulsif pour les autres doublets) qu’un
doublet liant ; sa présence provoque donc un « resserrement » des trois liaisons. L’angle tétraédrique « normal » ne s’observe que dans des molécules où l’atome central est entouré de quatre
atomes identiques (exemple : CH 4 ).
Pour la seconde question, c’est l’électronégativité de l’élément central qui est en jeu (N : 3,0, P :
2,1, As : 2,0, H : 2,1). Elle détermine en effet le sens et l’intensité de la polarisation des liaisons,
donc le déplacement du doublet liant vers l’atome central ou vers H.
Dans NH 3 , les doublets sont très proches de N et se repoussent fortement, ce qui s’oppose à
l’effet de resserrement dû au doublet libre. Dans PH 3 (liaison P–H non polarisée) et dans AsH 3
(liaison faiblement polarisée vers H), la répulsion entre les doublets est moins forte. La faible
différence observée entre PH 3 et AsH 3 se justifie par une situation peu différente quant à la différence d’électronégativité entre l’atome central et H.
En résumé Géométrie pyramidale ; angle attendu 109 ° 28’ - Diminution de l’angle des
liaisons provoquée par la répulsion du doublet libre - Différences entre les trois molécules dues
à la différence d’électronégativité entre N, P et As.
Exercice 5.3 Stéréoisomérie
Parmi les molécules suivantes, lesquelles peuvent exister sous deux ou
plusieurs formes stéréoisomères ? Quel est le nombre de ces stéréoisomères ?
(le symbole souligné est celui de l’atome central).
a) CH 2 Cl 2
c) XeCl 2 F 2 e) BrF 5
b) ClO 2 F 3
d) SOF 4
f) [Co(NH 3 ) 3 (H 2 O) 3 ] 3ϩ (*)
(*) ce composé est un complexe, dans lequel un ion Co 3ϩ a formé six coordinences
avec 3 NH 3 et 3 H 2 O.
Il faut tout d’abord établir la structure de Lewis de ces composés et déterminer leur géométrie ;
puis rechercher les possibilités de stéréoisomérie, sachant que les stéréoisomères sont des molécules formées des mêmes atomes et des mêmes liaisons placées dans des situations spatiales
différentes.
Solution
a) AX 4 , géométrie tétraédrique. Les quatre sommets du tétraèdre sont équivalents et de plus
équidistants deux par deux. Les différentes molécules que l’on peut imaginer sont superposables
par simple rotation. Il n’y a pas de stéréoisomères.
Pour répondre à la question a), il faut rechercher un facteur qui soit commun aux
trois molécules (peut-être la possession d’un doublet libre sur l’atome central ?)
Mais pour répondre à la question b) il faut mettre en cause une caractéristique
propre à chacun des trois éléments, et qui les différencie. Pour rechercher dans la
bonne direction, pensez que la répulsion entre les doublets liants est d’autant plus
forte, et l’angle de liaisons d’autant plus grand, qu’ils sont plus près de l’atome
central (et inversement).
5 • Liaison chimique – Géométrie des molécules – Moment dipolaire
Le fait que dans les trois cas l’angle des liaisons soit inférieur à 109 ° 28’ s’explique par le fait
qu’un doublet libre est « plus encombrant » (plus répulsif pour les autres doublets) qu’un
doublet liant ; sa présence provoque donc un « resserrement » des trois liaisons. L’angle tétraédrique « normal » ne s’observe que dans des molécules où l’atome central est entouré de quatre
atomes identiques (exemple : CH 4 ).
Pour la seconde question, c’est l’électronégativité de l’élément central qui est en jeu (N : 3,0, P :
2,1, As : 2,0, H : 2,1). Elle détermine en effet le sens et l’intensité de la polarisation des liaisons,
donc le déplacement du doublet liant vers l’atome central ou vers H.
Dans NH 3 , les doublets sont très proches de N et se repoussent fortement, ce qui s’oppose à
l’effet de resserrement dû au doublet libre. Dans PH 3 (liaison P–H non polarisée) et dans AsH 3
(liaison faiblement polarisée vers H), la répulsion entre les doublets est moins forte. La faible
différence observée entre PH 3 et AsH 3 se justifie par une situation peu différente quant à la différence d’électronégativité entre l’atome central et H.
En résumé Géométrie pyramidale ; angle attendu 109 ° 28’ - Diminution de l’angle des
liaisons provoquée par la répulsion du doublet libre - Différences entre les trois molécules dues
à la différence d’électronégativité entre N, P et As.
Exercice 5.3 Stéréoisomérie
Parmi les molécules suivantes, lesquelles peuvent exister sous deux ou
plusieurs formes stéréoisomères ? Quel est le nombre de ces stéréoisomères ?
(le symbole souligné est celui de l’atome central).
a) CH 2 Cl 2
c) XeCl 2 F 2 e) BrF 5
b) ClO 2 F 3
d) SOF 4
f) [Co(NH 3 ) 3 (H 2 O) 3 ] 3ϩ (*)
(*) ce composé est un complexe, dans lequel un ion Co 3ϩ a formé six coordinences
avec 3 NH 3 et 3 H 2 O.
Il faut tout d’abord établir la structure de Lewis de ces composés et déterminer leur géométrie ;
puis rechercher les possibilités de stéréoisomérie, sachant que les stéréoisomères sont des molécules formées des mêmes atomes et des mêmes liaisons placées dans des situations spatiales
différentes.
Solution
a) AX 4 , géométrie tétraédrique. Les quatre sommets du tétraèdre sont équivalents et de plus
équidistants deux par deux. Les différentes molécules que l’on peut imaginer sont superposables
par simple rotation. Il n’y a pas de stéréoisomères.
Pour répondre à la question a), il faut rechercher un facteur qui soit commun aux
trois molécules (peut-être la possession d’un doublet libre sur l’atome central ?)
Mais pour répondre à la question b) il faut mettre en cause une caractéristique
propre à chacun des trois éléments, et qui les différencie. Pour rechercher dans la
bonne direction, pensez que la répulsion entre les doublets liants est d’autant plus
forte, et l’angle de liaisons d’autant plus grand, qu’ils sont plus près de l’atome
central (et inversement).