Fiche de révision : La liaison chimique

📋 Plan du Cours

1. Généralités sur les liaisons
2. Modèle de Lewis et octet
3. Liaison covalente
4. Valences et liaisons datives
5. Liaison ionique et géométrie
6. Orbitales moléculaires et hybridation
7. Complexes et chélates
8. Transport de l’oxygène

📖 1. Généralités sur les liaisons

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule : Assemblage stable d’atomes associés par des liaisons chimiques.

★ À maîtriser

📌 Les liaisons faibles ont une énergie comprise entre 10 et 100 kJ·mol⁻¹, tandis que les liaisons fortes ont une énergie comprise entre 100 et 1000 kJ·mol⁻¹.

Compléments

• Les liaisons faibles et fortes comprennent respectivement:
  • les liaisons hydrogène
  • les liaisons de Van der Waals
  • les liaisons ioniques
  • les liaisons covalentes

💡 Astuce mémo

Liaisons faibles : 10–100 kJ·mol⁻¹ ; liaisons fortes : 100–1000 kJ·mol⁻¹

📖 2. Modèle de Lewis et octet

🔑 Notions clés & Définitions

• Valence : Nombre de liaisons qu’un atome peut établir, déterminé par les électrons de sa couche périphérique.
• Règle de l’octet : Principe selon lequel chaque atome engagé dans une liaison cherche à acquérir la configuration électronique du gaz rare qui le suit dans la classification.

★ À maîtriser

• La mise en commun d’électrons célibataires par deux atomes résulte du recouvrement de leurs orbitales atomiques, qui forme une orbitale moléculaire.

Compléments

📐 Formule — Une liaison est stable si son énergie vérifie $E_{AB}<E_A+E_B$.

💡 Astuce mémo

Mise en commun des électrons → couche externe plus stable

📖 3. Liaison covalente

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : Mise en commun entre deux atomes d’un doublet d’électrons liés.
• Liaison covalente polarisée : Liaison covalente entre deux atomes d’électronégativités différentes, dont le doublet électronique est davantage attiré par l’atome le plus électronégatif.

★ À maîtriser

• L’oxygène possède deux doublets non liants et deux électrons célibataires potentiellement impliqués dans deux liaisons.

• L’azote possède trois électrons célibataires permettant trois liaisons et conserve un doublet non liant.

Compléments

• Un atome possédant plusieurs électrons célibataires sur sa couche externe peut établir plusieurs liaisons covalentes.

📐 Formule — Le moment dipolaire vérifie $\mu=Q\times d$, où Q est la charge et d la distance.

💡 Astuce mémo

Électronégativité différente → liaison polarisée ; électronégativité identique → liaison non polarisée

📖 4. Valences et liaisons datives

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison dative : Liaison covalente formée entre une orbitale atomique vide et une orbitale atomique saturée en électrons.

★ À maîtriser

• Après extension de valence, le carbone de numéro atomique Z=6 possède quatre électrons célibataires et forme quatre liaisons.

• Dans H₃O⁺, l’oxygène de H₂O fournit un doublet libre à H⁺ pour former une troisième liaison dative.

Compléments

• Après extension de valence, le bore de numéro atomique Z=5 possède trois électrons célibataires et forme trois liaisons.

• Après extension de valence, le béryllium de numéro atomique Z=4 possède deux électrons célibataires et forme deux liaisons.

• Dans NH₄⁺, l’azote de NH₃ fournit son doublet libre à H⁺ pour former une quatrième liaison dative.

💡 Astuce mémo

Carbone 4, bore 3, béryllium 2 liaisons

📖 5. Liaison ionique et géométrie

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison ionique : Liaison formée entre un atome métallique et un atome non métallique devenus des ions de signes opposés liés par interaction électrostatique.
• Modèle VSEPR : Modèle selon lequel les doublets liants et non liants autour de l’atome central se placent le plus loin possible afin de limiter les répulsions.

★ À maîtriser

• Dans le chlorure de sodium, le sodium perd un électron et devient Na⁺, tandis que le chlore capte cet électron et devient Cl⁻.

📌 Les répulsions entre doublets suivent l’ordre doublet non liant–doublet non liant > doublet non liant–doublet liant > doublet liant–doublet liant.

Compléments

• La notation AXₘEₙ comprend:

  • A : atome central
  • X : ligand
  • M : nombre de ligands
  • E : doublet libre sur A
  • N : nombre de doublets libres

• BF₃ est de type AX₃ et adopte une géométrie en triangle équilatéral.

📖 6. Orbitales moléculaires et hybridation

🔑 Notions clés & Définitions

• Orbitale moléculaire : Résultat du recouvrement de deux orbitales atomiques, pouvant contenir au maximum deux électrons de spins opposés.
• Hybridation : Regroupement d’orbitales atomiques d’énergies différentes pour créer des orbitales hybrides équivalentes.

📝 Points essentiels

📌 Une orbitale moléculaire liante possède une densité électronique accrue entre les noyaux et une énergie diminuée, tandis qu’une orbitale antiliante possède une densité nulle entre les noyaux.

📌 Le recouvrement axial forme une orbitale σ stable et permet la rotation des atomes, tandis que le recouvrement latéral forme une orbitale π plus faible et empêche cette rotation.

• Le méthane CH₄ est hybridé sp³, l’éthylène C₂H₄ est hybridé sp² et l’acétylène C₂H₂ est hybridé sp.

📌 Une liaison simple correspond à une liaison σ, une liaison double à une liaison σ et une liaison π, et une liaison triple à une liaison σ et deux liaisons π.

💡 Astuce mémo

sp : 2, sp² : 3, sp³ : 4 orbitales hybridées

📖 7. Complexes et chélates

🔑 Notions clés & Définitions

• Complexe : Structure stabilisée dans laquelle un cation métallique central receveur est lié par coordinence à plusieurs ligands porteurs d’un ou plusieurs doublets libres.
• Chélate : Un chélate possède des liaisons datives fortes entre les constituants liés à l’ion central et présente une stabilité supérieure à celle des complexes.

📝 Points essentiels

• Les chélates peuvent piéger des métaux et sont utilisés en thérapeutique dans l’hémochromatose pour le fer et dans la maladie de Wilson pour le cuivre.

💡 Astuce mémo

Le complexe est stabilisé ; le chélate est plus stable grâce à ses liaisons fortes

📖 8. Transport de l’oxygène

🔑 Notions clés & Définitions

• Hétéroprotéine : Une hétéroprotéine comprend une partie protéique appelée globine et une partie non protéique appelée hème.
• Hème : L’hème est constitué de quatre noyaux pyrrol formant une porphyrine dont les atomes d’azote incorporent un atome de fer par des liaisons de coordinence.

📝 Points essentiels

📌 L’hémoglobine présente dans le sang comporte quatre chaînes de globine et quatre molécules d’hème, tandis que la myoglobine présente dans le muscle est un monomère comportant une chaîne de globine et une molécule d’hème.

• Dans l’oxyhémoglobine, le fer de l’hème est sous forme ferreuse Fe²⁺.

• Les six liaisons reçues par le fer sont: quatre avec les atomes d’azote de la porphyrine, une avec l’azote de l’histidine de la globine, une avec le dioxygène O₂

💡 Astuce mémo

Porphyrine → fer Fe²⁺ → globine et O₂

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des protéines de transport