ìStructureélectroniquedesmolécules:LemodèleVSEPR

I–LemodèleVSEPRDéfinitionNomenclatureVSEPRFigurederépulsionGéométriedesmoléculesPositiondespairesnonliantes

II–Valeursréellesdesanglesdeliaison

LemodèleVSEPR

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LemodèleVSEPR(ValenceShellElectronPairsRepulsion-Répulsiondespairesélectroniquesdelacouchedevalence),initiéparSidgwicketPowellpuisdéveloppéparGillespieen1957,permetdedéterminerdefaçonsimpleetintuitivelagéométriedesmolécules.Basésurl'inventairedespairesliantesetnonliantesdesatomes,ilpermetdeprévoirl'orientationrelativedesliaisons,enfaisantl'hypothèsequetouteslespairesserepoussentmutuellement.Ellesselocalisentdansl'espacedefaçonàseplaceraussiloinquepossiblelesunesdesautres.L'arrangementdansl'espacedecespairesestdécritparlafigurederépulsion.Laformedelafigurederépulsionpermetalorsdedéterminerl'arrangementdesliaisonsautourdechaqueatome,etdonclagéométriedelamolécule.

NomenclatureVSEPR

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Laformedelafigurederépulsiondécrivantunatomedansunemoléculedépenddunombred'atomesauquelsilselie(lesligands)etdunombredesespaireslibres.Lesatomesd'unemoléculesontainsiclasséssuivantleurtypeVSEPR,selonlanomenclaturegénérale:

AXnEmoùAreprésentel'atome,XsymboliselesligandsetElesdoubletsnonliants.Lesligandspeuventformeruneliaisonsimple,doubleoutripleavecl'atomecentral.Celarevientàconsidérerlesliaisonsdoublesoutriplesdelamêmefaçonquedesliaisonssimples;ellessontlocaliséesdanslamêmerégiondel'espace.

HCN C:AX2N:AXE

H2CO C:AX3O:AXE2

CH4 C:AX4

NomenclatureVSEPR

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Molécule SchémadeLewis TypeVSEPR

C HH

HH

HCN

CO

H H

OH

HH2O O:AX2E2

Figurederépulsion

Laformedelafigurederépulsionautourd'unatomes'obtientenconsidérantqueliaisonsetpaireslibressepositionnentleplusloinpossiblelesunesdesautresdemanièreàminimiserleurrépulsionmutuelle.Onobtientdesarrangementstypiquessuivantlavaleurden+m.

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n+m=2 n+m=3 n+m=4 n+m=5 n+m=6

Géométriedesmolécules

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Attention:nepasconfondrefigurederépulsionetgéométriedelamolécule.Lafigurederépulsionassociéeàunatomedansunemoléculeestdéterminéeparlenombretotaldepaireslibresetdeliaisons,alorsquelaformedelamoléculerésultedel'arrangementdesliaisonsuniquement.Danslecasoùlamoléculenemetenjeuquedespairesliantes,lagéométriedelamoléculeestconfondueaveclafigurederépulsion.Parcontre,s'ilyauneouplusieurspairesnonliantes,lagéométriedelamoléculenecorrespondplusàlafigurederépulsion.

H2O:AX2E2n+m=4Fig.deRep.=tétraèdre

NH3:AX3En+m=4Fig.deRep.=tétraèdre

Positiondespairesnonliantes

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Dansletriangleetletétraèdre,l'orientationdespairesliantesetnonliantessuivantlesdirectionsdonnéesparlafigurederépulsionestindifférente.Cen'estpaslecasdanslabipyramidetrigonaleetl'octaèdre.Pourdéterminerleurpositionoptimale,ilfautconsidérerquelespairesnonliantessontplusrépulsivesquelespairesliantes.Ellessepositionnentalorsdansl'espacedemanièreàformerleplusgrandanglepossibleaveclesdirectionsadjacentesdelafigurederépulsion,etàs'éloignerlepluspossiblelesunesdesautres.

Positiondespairesnonliantes

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CasdelabipyramidetrigonaleAX3E2

Lespairesnonliantespeuventoccuperunepositionaxialesouéquatoriales

Anglesentreundoubletnonliantetlesautrespairesélectroniques:

2anglesde90°plusstable

3anglesde90°moinsstable

3anglesde90°moinsstable

3arrangementspossibles:

LamoléculeprenduneformeenT

✓ ✗ ✗

Positiondespairesnonliantes

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BipyramidetrigonaleAX4E

Lapositionéquatorialeestprivilégiée.Deuxliaisonsformentdesanglesà90degrésaveclapairenonliante,lesdeuxautresétantà120degrés.Lamoléculeprendlaformed'unebascule

L’octaèdreAX4E2

Lesdeuxpairesnonliantess'oriententaxialement.Lamoléculeadopteunegéométriedetypeplan-carré

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Récapitulatif

Valeursréellesdesanglesdeliaison

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InfluencedunombredepairesnonliantesL'augmentationdunombredepaireslibressurl'atomecentralcontribueàlafermeturedel'angle.Cecitraduitl'effetrépulsifprépondérantdespaireslibresparrapportauxpairesliantes.

Molécule CH4 NH3 H2O TypeVSEPR AX4 AX3E AX2E2Angledevalence 109,5° 107,3° 104,5°

AX

XX

Valeursréellesdesanglesdeliaison

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Influencedel’électronégativitédel’atomecentralSil'électronégativitédel'atomecentraldiminue,lespairesliantessontdemoinsenmoinsattiréesparl'atomecentral;ellesdeviennentplusdistanteslesunesdesautresetserepoussentalorsmoins.L'angledevalenceestdoncd'autantplusgrandquel'électronégativitédel'atomecentralestgrande.

Molécule TypeVSEPR χ(A) AngleH-A-H NH3 AX3E 3,0 107,3°PH3 AX3E 2,1 93,3°AsH3 AX3E 2,0 91,8°SbH3 AX3E 1,9 91,3°

χ(A)ìα ì

AX

XX

Valeursréellesdesanglesdeliaison

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Influencedel’électronégativitédesligandsLespairesliantessontplusattiréesparlesatomespériphériquesd'électronégativitécroissante.L'angledevalenceestdoncd'autantplusfaiblequel'électronégativitédedesligandsestgrande.

Molécule TypeVSEPR χ(X) AngleX-P-X PCl3 AX3E 3,0 100,3°PBr3 AX3E 2,8 101,5°PI3 AX3E 2,5 102°

χ(X)ì α î