| Chimie structurale |
Structures de Lewis
Une structure de Lewis concerne les atomes et les molécules : c'est une méthode qui permet de les représenter sans perdre pour autant les informations sur leur réactivité. Cette technique permet de simplifier considérablement les représentations des molécules, et sa grande puissance est de renfermer en peu de détails la plupart des informations nécessaires à la compréhension des phénomènes impliqués dans les réactions chimiques.
Il est évident que ce modèle a ses limites.
Avant Lewis
Avant Lewis (avant 1916), les molécules étaient représentées par des formules brutes et des formules semi-développées, mais sans justification de structure. Le modèle de Lewis est la première description permettant d'établir des structures moléculaires à partir de quelques règles simples.
Structure de Lewis des atomes
La structure des atomes peut être déterminée simplement, dans la limite d'application du modèle. Le modèle de Lewis est la suivante :
- Décompter le nombre d'électrons situés sur la couche externe de l'atome (voir configurations électroniques des atomes).
- Placer les électrons dans par autour du symbole de l'élément chimique selon les quatre directions (nord-sud-est-ouest).
- Faire un tour si on a au plus quatre électrons à placer, faire deux tours si on a plus de quatre électrons.
- Les paires d'électrons doivent être reliées par un trait pour former un doublet électronique.
- Les électrons restés seuls sont appelés électrons non-appariés.
- Les doublets restés seuls sont appelés doublets non-liants.
Exemple. Le carbone (Z = 6) porte quatre électrons sur sa couche externe se représente par :
Structure de Lewis des molécules
Les conventions de représentation sont simples :
- chaque électron non-apparié de chaque atome est amené à se lier avec un électron non-apparié d'un autre atome,
- représenter par un trait la liaison entre chacun de ces atomes.
Le méthane (CH4)
La représentation de Lewis de la molécule de méthane est faite à partir des cinq atomes qui composent le méthane : un carbone et quatre hydrogènes. Dans le cas du méthane, le carbone tétravalent sert d'atome central sur lequel les quatre atomes d'hydrogène monovalent vont venir se greffer.
La structure réelle du méthane n'est pas plane comme le laisserai entendre cette représentation, mais elle est tétraédrique, en trois dimensions.
Le dioxyde de carbone (CO2)
Dans le dioxyde de carbone, le carbone est lié aux deux atomes d'oxygènes par deux doubles liaisons. On remarque que les atomes d'oxygène portent deux doublets non liants.
La structure de Lewis des molécules ouvre sur la notion d'isomérie.
