Cas de molécules complexes :

1)- Charge formelle d’un atome dans une molécule :

-  La charge formelle d’un atome dans une molécule est égale :

-  À la valence de l’atome

-  moins le nombre d’électrons libres

-  moins le nombre de liaisons

-  Relation :

-  C_f = (Valence de l’atome) – (nombre d’électrons libres + nombre de liaisons)

-  La charge formelle est représentée sur la structure (sur l’atome concerné)

-   pour une charge formelle négative

-   pour une charge formelle positive

2)- Valence d’un atome et électrons de valence d’une molécule.

-  Valence d’un atome :

-  La valence d’un atome est égale au nombre d’électrons de valence de cet atome.

-  Pour Z ≤ 18, les électrons de valence sont ceux qui occupent la couche électronique de nombre n le plus élevé.

-   Cette dernière est appelée couche électronique de valence,

sa configuration électronique se nomme configuration électronique de valence.

-  Configuration électronique de valence :

-  Elle permet de déterminer le nombre d’électrons de valence :

-  Nombre d’électrons de valence :

-  Exemple :

-  Atome d’hydrogène : H : 1 électron de valence (première colonne)

-  Atome de carbone C : 4 électrons de valence ( Colonne 14 : 4 électrons de valence)

-  Atome d’azote N : 5 électrons de valence (Colonne 15 : 5 électrons de valence)

-  Atome d’oxygène O : 6 électrons de valence (Colonne 16 : 6 électrons de valence)

-  Atome de fluor F : 7 électrons de valence (Colonne 17 : 7 électrons de valence).

-  Nombre d’électrons de valence d’une molécule :

-  Le nombre d’électrons de valence N_v d’une molécule est égal

à la somme des nombres d’électrons de valence de tous les atomes qui constituent la molécule.

3)- Règle de l'octet à outrance :

-  La règle de l'octet à outrance est l'approche la plus systématique.

-  Sur le squelette moléculaire, on complète à l'octet l'ensemble des atomes

(sauf les atomes hypovalents notoires, comme l’atome de bore) et

on réajuste la quantité d'électrons de manière à retrouver le nombre d'électrons d'origine.

Cette approche se fait en cinq étapes :

1.  Supposer un squelette (liaisons simples dans un premier temps)

2.  Compter le nombre total d'électrons de valence (N_v) de la molécule

3.  Compléter à l'octet partout

4.  Compter le nombre d'électrons présents dans le schéma trouvé en 3 et comparer à N_v.

-  s'il manque des électrons, rajouter une paire libre sur l'atome pouvant être hypervalents

-  s'il y a trop d'électrons, ôter 2 paires libres adjacentes et les remplacer par une liaison entre les atomes concernés (liaison multiples)

5.  Compter les charges, et diminuer l'excès de charge / adjacentes

en prenant un doublet libre du et en faisant une liaison multiple

vers son voisin (si ce voisin peut être hypervalent).

Exemples : Acide nitrique HNO₃ et acide phosphorique  H₃PO₄

►  Exemple : la molécule d’acide nitrique HNO₃

1.  Le squelette supposé : (liaisons simples)

-   

2.  Nombre total d'électrons de valence (N_v)

-  Tableau :

3.  Octet complété :

-   

-  Compter le nombre d'électrons : 26 e^–

-  Il y a deux électrons de trop car N_v = 24.

4.  Ajustement du nombre d’électrons :

-  On remplace deux paires adjacentes par un doublet liant entre les deux atomes concernés :

-   

-  Le nombre d’électrons est en accord avec la valeur de N_v = 24

5.  Vérification des charges :

-  Charge formelle de l’atome d’azote :

-  C_f (N) = 5 – (0 + 4)

-  C_f (N) = 1

-  L’atome d’azote porte une charge formelle positive, notée

-   

-  Charge formelle portée par chaque atome d’oxygène :

-  C_f (O_a) = 6 – (4 + 2)

-  C_f (O_a) = 0

-  C_f (O_b) = 6 – (4 + 2)

-  C_f (O_b) = 0

-  C_f (O_c) = 6 – (6 + 1)

-  C_f (O_c) = – 1

-  Cet atome d’oxygène porte une charge formelle négative   :

-  Schéma de Lewis de la molécule :

-   

-  Remarque : l’atome d’azote N ne peut pas être hypervalent comme l’atome de phosphore P.

►  Molécule d’acide phosphorique : H₃PO₄

1.  Le squelette supposé : (liaisons simples)

-   

2.  Nombre total d'électrons de valence (N_v)

-  Tableau :

3.  Octet complété :

-   

-  Compter le nombre d'électrons : 32 e^–

-  Le nombre d’électrons correspond à la valeur de N_v = 32.

4.  Ajustement du nombre d’électrons :

-  Dans le cas présent, cela n'est pas nécessaire :

-  Le nombre d’électrons est en accord avec la valeur de N_v = 32

5.  Vérification des charges :

-  Charge formelle de l’atome de phosphore P :

-  C_f (P) = 5 – (0 + 4)

-  C_f (P) = 1

-  L’atome de phosphore porte une charge formelle positive, notée

-   

-  Charge formelle portée par chaque atome d’oxygène (a) :

-  C_f (O_a) = 6 – (6 + 1)

-  C_f (O_a) = – 1

-  Cet atome d’oxygène porte une charge formelle négative  :

-  Schéma de Lewis de la molécule :

-   

-  L’atome de phosphore est hypervalent.

-  Il peut s’entourer de cinq ou six doublets par hypervalence en raison de la proximité en énergie des orbitales 3p et 3d.

-  Un atome hypervalent peut s’entourer de plus de 8 électrons.

-  l'atome de phosphore s'entoure de 5 doublets d'électrons (10 électrons) dans la molécule d'acide phosphorique

-  Pour l’hybridation sp³d : 5 orbitales

-  Formule développée plane :

-  Représentation 3D :

-  Géométrie de la molécule :Type AX4

-  Molécule tétraédrique : atome central tétragonal

-  Pour l’hybridation sp³d² : 6 orbitales (molécule PCℓ₆).