La molécule
JD
Fiche 32
La chimie s’intéresse principalement à la structure de la matière et aux transformations
qu’elle peut subir, que cette matière constitue un système vivant ou non. L’entité la plus
importante pour un chimiste est la molécule : il s’agit d’un édifice constitué d’atomes liés
entre eux par des liaisons chimiques. Le nombre d’atomes différents disponibles pour former des molécules est relativement limité, environ une centaine, et ils sont ordonnés dans
la classification périodique élaborée par Mendeleïev. Malgré ce nombre limité d’atomes,
on connaît actuellement plusieurs centaines de millions de molécules (naturelles ou synthétiques) constituées de deux à plusieurs centaines de milliers d’atomes.
La formule chimique de la molécule indique la constitution de celle-ci : par exemple,
la molécule d’eau (H^O) est constituée de deux atomes d ’hydrogène et d ’un atome
d’oxygène. Plusieurs autres propriétés sont utilisées pour décrire une molécule.
1. Géométrie moléculaire
On représente souvent la molécule sous la forme de dessins en utilisant des convenP dons de représentation qui seront définies plus loin. Pour décrire la géométrie, il
Fiche 3
faut disposer des longueurs de liaisons entre les atomes, des angles entre les liaisons
(angles de valence) et éventuellement des angles dièdres entre les plans définis par les
angles de valence.
Les longueurs de liaisons varient assez peu lorsque l’on passe d ’une molécule à une
autre, à condition qu’elles restent de même nature (liaisons simple, double ou triple).
Par exemple, une liaison simple entre deux atomes de carbone mesure approximativement 154 pm et une liaison C -H est proche de 108 pm. La valeur des angles de valence
P
et des angles dièdres peut être prédite approximativement à l’aide de la théorie VSEPR
Fiches 58, 59 qui sera développée plus loin.
P
Fiches 13, 14
T J
O
c
3
û
Ю
O
rs]
x:
ai
>Q .
O
U
2. Les ions
Comme les atomes sont constitués de protons, de neutrons et d’électrons, les molécules
sont elles aussi formées de ces particules élémentaires. Enlever un proton ou un neutron
à une molécule est extrêmement difficile et ne se produit que dans le cas de réactions
nucléaires. A l’inverse, il est assez courant de modifier le nombre d’électrons d ’une
molécule ou d’un atome : on obtient alors un ion, lequel est chargé puisque l’équilibre
entre le nombre de protons et celui d ’électrons est rompu.
• Si un électron est enlevé à la molécule, on obtient un cation chargé positivement.
• A l’inverse, si on ajoute un électron à une molécule, on obtient un anion chargé
négativement.
• Dans certains cas, il est également possible d’ajouter ou de soustraire deux électrons
à une molécule. On obtient ainsi des dications ou des dianions.
Le carbonate CO^-“ est un exemple de dianion fréquemment rencontré dans la nature.
Sauf dans des cas très particuliers, il est pratiquement impossible d’ajouter ou de retrancher plus de deux électrons à une molécule.
JD
Fiche 32
La chimie s’intéresse principalement à la structure de la matière et aux transformations
qu’elle peut subir, que cette matière constitue un système vivant ou non. L’entité la plus
importante pour un chimiste est la molécule : il s’agit d’un édifice constitué d’atomes liés
entre eux par des liaisons chimiques. Le nombre d’atomes différents disponibles pour former des molécules est relativement limité, environ une centaine, et ils sont ordonnés dans
la classification périodique élaborée par Mendeleïev. Malgré ce nombre limité d’atomes,
on connaît actuellement plusieurs centaines de millions de molécules (naturelles ou synthétiques) constituées de deux à plusieurs centaines de milliers d’atomes.
La formule chimique de la molécule indique la constitution de celle-ci : par exemple,
la molécule d’eau (H^O) est constituée de deux atomes d ’hydrogène et d ’un atome
d’oxygène. Plusieurs autres propriétés sont utilisées pour décrire une molécule.
1. Géométrie moléculaire
On représente souvent la molécule sous la forme de dessins en utilisant des convenP dons de représentation qui seront définies plus loin. Pour décrire la géométrie, il
Fiche 3
faut disposer des longueurs de liaisons entre les atomes, des angles entre les liaisons
(angles de valence) et éventuellement des angles dièdres entre les plans définis par les
angles de valence.
Les longueurs de liaisons varient assez peu lorsque l’on passe d ’une molécule à une
autre, à condition qu’elles restent de même nature (liaisons simple, double ou triple).
Par exemple, une liaison simple entre deux atomes de carbone mesure approximativement 154 pm et une liaison C -H est proche de 108 pm. La valeur des angles de valence
P
et des angles dièdres peut être prédite approximativement à l’aide de la théorie VSEPR
Fiches 58, 59 qui sera développée plus loin.
P
Fiches 13, 14
T J
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x:
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2. Les ions
Comme les atomes sont constitués de protons, de neutrons et d’électrons, les molécules
sont elles aussi formées de ces particules élémentaires. Enlever un proton ou un neutron
à une molécule est extrêmement difficile et ne se produit que dans le cas de réactions
nucléaires. A l’inverse, il est assez courant de modifier le nombre d’électrons d ’une
molécule ou d’un atome : on obtient alors un ion, lequel est chargé puisque l’équilibre
entre le nombre de protons et celui d ’électrons est rompu.
• Si un électron est enlevé à la molécule, on obtient un cation chargé positivement.
• A l’inverse, si on ajoute un électron à une molécule, on obtient un anion chargé
négativement.
• Dans certains cas, il est également possible d’ajouter ou de soustraire deux électrons
à une molécule. On obtient ainsi des dications ou des dianions.
Le carbonate CO^-“ est un exemple de dianion fréquemment rencontré dans la nature.
Sauf dans des cas très particuliers, il est pratiquement impossible d’ajouter ou de retrancher plus de deux électrons à une molécule.