Mécanique 1 · Tutoriel

Nature des liaisons et règle de l'octet

La mécanique à maîtriser avant de passer aux exercices.

Avant de dessiner la moindre molécule, il faut savoir de quoi elle est faite : quel type de liaison assemble ses atomes, et combien d'électrons chaque atome cherche à s'entourer.

À retenirLes trois types de liaisons
  • Covalente : mise en commun d'un doublet liant, chaque atome fournissant un électron. Typique entre deux non-métaux d'électronégativités voisines (ex. ClX2\ce{Cl2}, OX2\ce{O2}, HCl\ce{HCl}).
  • Ionique : transfert total d'un ou plusieurs électrons d'un atome peu électronégatif (devient un cation) vers un atome très électronégatif (devient un anion). C'est l'attraction +/+/- qui lie. Typique métal ++ non-métal (ex. NaCl\ce{NaCl}, MgO\ce{MgO}).
  • Covalente de coordination (dative) : partage d'un doublet dont les deux électrons proviennent d'un seul atome (le donneur, qui a un doublet libre) vers un accepteur à case vide (ex. la 4e4^{\text{e}} liaison de NHX4X+\ce{NH4+}).
MéthodeReconnaître le type de liaison en 3 réflexes
  1. Deux atomes identiques ou deux non-métaux voisins \Rightarrow covalente.
  2. Un métal et un non-métal (grand écart d'électronégativité) \Rightarrow ionique.
  3. Un atome à doublet libre qui se lie à un atome (ou ion) à case vide \Rightarrow dative. Une fois formée, elle est identique à une covalente ordinaire.
À retenirÉlectrons de valence, octet et duet

Le nombre d'électrons de valence d'un atome est égal à son numéro de colonne :

H=1,C=4,N=5,O=6,F,Cl=7.\ce{H}=1,\quad \ce{C}=4,\quad \ce{N}=5,\quad \ce{O}=6,\quad \ce{F},\ce{Cl}=7.

Chaque atome cherche à s'entourer de 8 électrons (octet, configuration d'un gaz rare) — sauf H\ce{H} et He\ce{He} qui visent 2 électrons (duet). On compte autour d'un atome ses doublets non liants et ses doublets liants : chaque liaison apporte 22 électrons à chacun des deux atomes.

PiègeLes exceptions à l'octet
  • Lacune électronique (sous-octet) : le bore se contente de 66 e^- (BFX3\ce{BF3}, BHX3\ce{BH3}), le béryllium de 44 e^- (BeClX2\ce{BeCl2}).
  • Octet étendu (hypervalence) : les éléments de la 3e période et au-delà (P\ce{P}, S\ce{S}, Cl\ce{Cl}, Br\ce{Br}, I\ce{I}, Xe\ce{Xe}…) peuvent dépasser 88 e^- : PClX5\ce{PCl5} (1010), SFX6\ce{SF6} (1212).
  • En revanche C\ce{C}, N\ce{N}, O\ce{O}, F\ce{F} sont strictement limités à 88 e^-.
Exempleun exemple de chaque type

ClX2\ce{Cl2} : liaison covalente (un doublet partagé, un e^- de chaque Cl\ce{Cl}). NaCl\ce{NaCl} : liaison ionique (Na\ce{Na} cède son e^- à Cl\ce{Cl} \to NaX+\ce{Na+} + ClX\ce{Cl-}). NHX4X+\ce{NH4+} : trois liaisons NH\ce{N-H} covalentes ++ une dative (le doublet libre de l'azote capte HX+\ce{H+}).

Remarque

« S'entourer de 88 électrons » ne signifie pas « posséder 88 électrons en propre » : les électrons liants sont comptés deux fois, une fois pour chaque atome de la liaison — d'où la possibilité de compléter deux octets en ne partageant qu'un doublet.

Ensuite, 3 niveaux d'exercices :
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