40 première partie La chimie de la vie
Les molécules H 2 et O 2 constituent des éléments purs et
non des composés, car un composé est une combinaison de
deux ou de plusieurs éléments différents. L’eau, dont la formule moléculaire est H 2 O, est un composé. Il faut deux atomes
d’hydrogène pour combler le dernier niveau énergétique
d’un atome d’oxygène. La figure 2.12c montre la structure
d’une molécule d’eau. L’eau revêt tellement d’importance pour
la vie que nous consacrerons tout le chapitre 3 à sa structure
et à ses propriétés.
Le méthane, dont la formule moléculaire est CH 4 , représente un autre exemple de composé. C’est en fait le constituant
principal du gaz naturel. Il faut quatre atomes d’hydro gène
(chacun ayant un nombre d’oxydation de 11) pour combler
le dernier niveau énergétique d’un atome de carbone (dont le
nombre d’oxydation est de 14) (figure 2.12d). Nous étudierons de nombreux autres composés du carbone au chapitre 4.
Il arrive que des atomes ou des molécules contenant des
électrons de valence non appariés (ou célibataires) se forment
dans un organisme (O 2
2
, NO et OH, par exemple). Ces substances, appelées radicaux libres, sont très instables et réactives, car elles sont, en quelque sorte, à la recherche de l’électron
manquant. Elles peuvent « voler » celui-ci à n’importe quel autre
atome, y compris des atomes appartenant à des substances
utiles pour un organisme, comme ses protéines. Les radicaux
libres peuvent donc avoir des effets physiologiques nocifs.
Les atomes dans une molécule attirent les électrons partagés
à divers degrés, selon la nature de l’élément. L’attraction qu’un
atome exerce sur les électrons qu’il met en commun dans le
cadre d’une liaison covalente s’appelle électronégativité.
Plus un atome est électronégatif, plus il attire fortement vers
lui les électrons mis en commun. Dans une liaison covalente
entre deux atomes du même élément, le partage est égal,
étant donné que ceux-ci possèdent la même électronégativité ; la partie est donc nulle. On parle alors de liaison covalente non polaire. Ainsi, la liaison simple de H 2 n’est pas
polaire, tout comme la liaison double de O 2 . Par contre, quand
un atome est lié à un autre plus électronégatif, les électrons de
la liaison ne sont pas partagés également. On parle alors de
liaison covalente polaire. La polarité de ces liaisons varie
en fonction de l’électronégativité relative des deux atomes. Par
exemple, les liaisons entre les atomes d’oxygène et d’hydrogène d’une molécule d’eau sont très polaires (figure 2.13).
L’oxygène est un des éléments les plus électronégatifs ; l’attraction qu’il exerce sur les électrons mis en commun est beaucoup
plus forte que celle de l’hydrogène. En conséquence, dans une
liaison covalente entre l’oxygène et l’hydrogène, les électrons
passent plus de temps autour du noyau de l’oxygène que du
noyau de l’hydrogène. Comme les électrons possèdent une
charge négative et qu’ils sont attirés vers l’oxygène dans
une molécule d’eau, l’atome d’oxygène possède une charge
m Figure 2.12 Quatre molécules comprenant au moins une liaison
covalente. Le nombre d’électrons requis pour remplir le dernier niveau
énergétique d’un atome détermine généralement le nombre de liaisons
covalentes que cet atome peut former. Cette figure illustre plusieurs façons
de représenter les liaisons covalentes.
O
O
H
H
H
H
C
H
H
O
H
H
H
Schéma de
répartition
électronique
Nom
et formule
moléculaire
Diagramme
de Lewis
et formule
développée
Modèle
compact
H
O H
H
C H
H
H
H
O O
(a) Dihydrogène (H 2 ).
Deux atomes
d’hydrogène peuvent
former une liaison
simple en mettant
en commun une paire
d’électrons.
(b) Dioxygène (O 2 ).
Deux atomes
d’oxygène peuvent
former une liaison
double en mettant
en commun deux
paires d’électrons.
(c) Eau (H 2 O). Deux
atomes d’hydrogène
peuvent s’unir à un
atome d’oxygène par
des liaisons simples
pour donner une
molécule d’eau.
(d) Méthane (CH 4 ).
Quatre atomes
d’hydrogène
permettent de
combler le dernier
niveau énergétique
d’un atome de carbone,
et une molécule de
méthane est formée.
H H
•
•
O
H
H
•
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C
H
H
H
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O
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•
O
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m Figure 2.11 La formation d’une liaison covalente.
+
+
+
+
+
+
Dans chaque atome
d’hydrogène, l’attraction
du proton dans le noyau
retient l’unique électron
dans son orbitale.
Molécule
d’hydrogène (H 2 )
Atomes d’hydrogène (2 H)
1
Si deux atomes d’hydrogène
s’approchent l’un de l’autre,
l’électron de chaque atome
subit l’attraction du proton
de l’autre noyau.
2
Les deux électrons deviennent
partagés dans une liaison
covalente qui forme une
molécule de H 2 .
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Les molécules H 2 et O 2 constituent des éléments purs et
non des composés, car un composé est une combinaison de
deux ou de plusieurs éléments différents. L’eau, dont la formule moléculaire est H 2 O, est un composé. Il faut deux atomes
d’hydrogène pour combler le dernier niveau énergétique
d’un atome d’oxygène. La figure 2.12c montre la structure
d’une molécule d’eau. L’eau revêt tellement d’importance pour
la vie que nous consacrerons tout le chapitre 3 à sa structure
et à ses propriétés.
Le méthane, dont la formule moléculaire est CH 4 , représente un autre exemple de composé. C’est en fait le constituant
principal du gaz naturel. Il faut quatre atomes d’hydro gène
(chacun ayant un nombre d’oxydation de 11) pour combler
le dernier niveau énergétique d’un atome de carbone (dont le
nombre d’oxydation est de 14) (figure 2.12d). Nous étudierons de nombreux autres composés du carbone au chapitre 4.
Il arrive que des atomes ou des molécules contenant des
électrons de valence non appariés (ou célibataires) se forment
dans un organisme (O 2
2
, NO et OH, par exemple). Ces substances, appelées radicaux libres, sont très instables et réactives, car elles sont, en quelque sorte, à la recherche de l’électron
manquant. Elles peuvent « voler » celui-ci à n’importe quel autre
atome, y compris des atomes appartenant à des substances
utiles pour un organisme, comme ses protéines. Les radicaux
libres peuvent donc avoir des effets physiologiques nocifs.
Les atomes dans une molécule attirent les électrons partagés
à divers degrés, selon la nature de l’élément. L’attraction qu’un
atome exerce sur les électrons qu’il met en commun dans le
cadre d’une liaison covalente s’appelle électronégativité.
Plus un atome est électronégatif, plus il attire fortement vers
lui les électrons mis en commun. Dans une liaison covalente
entre deux atomes du même élément, le partage est égal,
étant donné que ceux-ci possèdent la même électronégativité ; la partie est donc nulle. On parle alors de liaison covalente non polaire. Ainsi, la liaison simple de H 2 n’est pas
polaire, tout comme la liaison double de O 2 . Par contre, quand
un atome est lié à un autre plus électronégatif, les électrons de
la liaison ne sont pas partagés également. On parle alors de
liaison covalente polaire. La polarité de ces liaisons varie
en fonction de l’électronégativité relative des deux atomes. Par
exemple, les liaisons entre les atomes d’oxygène et d’hydrogène d’une molécule d’eau sont très polaires (figure 2.13).
L’oxygène est un des éléments les plus électronégatifs ; l’attraction qu’il exerce sur les électrons mis en commun est beaucoup
plus forte que celle de l’hydrogène. En conséquence, dans une
liaison covalente entre l’oxygène et l’hydrogène, les électrons
passent plus de temps autour du noyau de l’oxygène que du
noyau de l’hydrogène. Comme les électrons possèdent une
charge négative et qu’ils sont attirés vers l’oxygène dans
une molécule d’eau, l’atome d’oxygène possède une charge
m Figure 2.12 Quatre molécules comprenant au moins une liaison
covalente. Le nombre d’électrons requis pour remplir le dernier niveau
énergétique d’un atome détermine généralement le nombre de liaisons
covalentes que cet atome peut former. Cette figure illustre plusieurs façons
de représenter les liaisons covalentes.
O
O
H
H
H
H
C
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H
O
H
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Schéma de
répartition
électronique
Nom
et formule
moléculaire
Diagramme
de Lewis
et formule
développée
Modèle
compact
H
O H
H
C H
H
H
H
O O
(a) Dihydrogène (H 2 ).
Deux atomes
d’hydrogène peuvent
former une liaison
simple en mettant
en commun une paire
d’électrons.
(b) Dioxygène (O 2 ).
Deux atomes
d’oxygène peuvent
former une liaison
double en mettant
en commun deux
paires d’électrons.
(c) Eau (H 2 O). Deux
atomes d’hydrogène
peuvent s’unir à un
atome d’oxygène par
des liaisons simples
pour donner une
molécule d’eau.
(d) Méthane (CH 4 ).
Quatre atomes
d’hydrogène
permettent de
combler le dernier
niveau énergétique
d’un atome de carbone,
et une molécule de
méthane est formée.
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Dans chaque atome
d’hydrogène, l’attraction
du proton dans le noyau
retient l’unique électron
dans son orbitale.
Molécule
d’hydrogène (H 2 )
Atomes d’hydrogène (2 H)
1
Si deux atomes d’hydrogène
s’approchent l’un de l’autre,
l’électron de chaque atome
subit l’attraction du proton
de l’autre noyau.
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Les deux électrons deviennent
partagés dans une liaison
covalente qui forme une
molécule de H 2 .
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