Prédiction de la géométrie moléculaire

Théorie VSEPR pour la détermination des géométries de doublets électroniques

La démarche suivante utilise la théorie VSEPR pour déterminer les géométries des doublets d’électrons et les structures moléculaires :

1. Écrivez la structure de Lewis de la molécule ou de l’ion polyatomique.
2. Compter le nombre de groupes d’électrons (doublets libres et liaisons) autour de l’atome central. Une liaison simple, double ou triple compte comme une région de densité électronique.
3. Identifiez la géométrie des doublets d’électrons en fonction du nombre de groupes d’électrons : linéaire, plane trigonale, tétraédrique, bipyramidale trigonale ou octaédrique (comme illustré dans la première colonne de la figure 1).
4. Utilisez le nombre de doublets libres pour déterminer la structure moléculaire. S’il y a plus d’une disposition possible pour les doublets libres et les liaisons chimiques, choisissez celle qui minimisera les répulsions, en vous rappelant que les doublets libres occupent plus d’espace que les liaisons multiples, qui occupent plus d’espace que les liaisons simples. Dans les dispositions bipyramidales trigonales, la répulsion est minimisée lorsque chaque doublet libre est en position équatoriale. Dans une disposition octaédrique avec deux doublets libres, la répulsion est minimisée lorsque les doublets libres se trouvent sur les côtés opposés de l’atome central.

Les structures moléculaires sont identiques aux géométries de doublets d’électrons lorsqu’il n’y a pas de doublet libre. Pour un nombre particulier de doublets d’électrons, les structures moléculaires pour un ou plusieurs doublets libres sont déterminées en fonction des modifications de la géométrie des doublets d’électrons correspondante.

Prédiction des structures moléculaires à l’aide de la théorie VSEPR  

Les exemples suivants illustrent l’utilisation de la théorie VSEPR pour prévoir les structures moléculaires.  

Voyons comment déterminer la géométrie des doublets d’électrons et la structure moléculaire de CO₂ et de BCl₃.

Nous écrivons la structure de Lewis de CO₂ comme suit :

Cela nous montre qu’il existe deux doubles liaisons autour de l’atome de carbone : chaque liaison double compte comme un groupe d’électrons et il n’y a pas de doublet libre sur l’atome de carbone. En utilisant la théorie de VSEPR, nous prévoyons que les deux groupes d’électrons s’organisent sur les côtés opposés de l’atome central avec un angle de liaison de 180°. La géométrie des doublets d’électrons et la structure moléculaire sont identiques et les molécules de CO₂ sont linéaires.

Pour prédire la géométrie des doublets d’électrons et la structure moléculaire d’une molécule de TeCl₄, la première étape consiste à écrire la structure de Lewis de TeCl₄. Elle indique cinq groupes d’électrons autour de l’atome Te : un doublet libre et quatre doublets liants :

Nous nous attendons à ce que ces cinq groupes d’électrons adoptent une géométrie de doublets d’électrons bipyramidale trigonale. Pour minimiser les repulsions du doublet libre, le doublet libre occupe l’une des positions équatoriales. La structure moléculaire  est celle d’une balançoire tournante.

Ce texte a été adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 7.6 : Structure moléculaire et polarité.