Fiche de révision : Modèle de Lewis et mésomérie

📋 Plan du Cours

1. Électrons de valence et liaison covalente
2. Duet, octet et types de réactifs
3. Construction des schémas de Lewis
4. Longueur et énergie des liaisons
5. Mésomérie et hybridation de résonance
6. Conjugaison et absorption lumineuse

📖 1. Électrons de valence et liaison covalente

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison covalente : Simple entre deux atomes, elle résulte de la mise en commun de deux électrons de valence, et des liaisons doubles ou triples mettent en commun plusieurs doublets d’électrons.

★ À maîtriser

📌 Pour les éléments des blocs s et p étudiés, le nombre d’électrons de valence vaut le numéro de colonne pour les colonnes 1 et 2, et le numéro de colonne diminué de 10 pour les colonnes 13 à 18.

Compléments

• Le tableau périodique comporte 18 colonnes et 7 périodes, et une colonne regroupe des éléments aux configurations électroniques de valence analogues et aux propriétés chimiques voisines.

📖 2. Duet, octet et types de réactifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide de Lewis : Entité qui possède une ou plusieurs lacunes électroniques.
• Base de Lewis : Entité qui possède un ou plusieurs doublets non liants.
• Radical : Entité qui possède un électron célibataire et qui est instable et très réactive.

★ À maîtriser

📌 La règle du duet impose à l’hydrogène de s’entourer de deux électrons pour atteindre la configuration saturée de l’hélium, tandis que la règle de l’octet impose notamment à C, N, O et F de s’entourer de huit électrons.

📌 Une lacune électronique correspond à un défaut de doublets par rapport à l’octet, tandis que l’hypervalence correspond à un excès de doublets par rapport à l’octet.

Compléments

• Les éléments Li, Be et B de la deuxième période peuvent être entourés de moins de huit électrons et présenter une lacune électronique.

💡 Astuce mémo

Lacune = acide, doublet non liant = base, électron célibataire = radical.

📖 3. Construction des schémas de Lewis

★ À maîtriser

• 🔄 L’écriture d’un schéma de Lewis suit plusieurs étapes.:
  1. Calculer le nombre d’électrons de valence
  2. Déterminer le nombre de doublets
  3. Bâtir le squelette
  4. Placer les doublets restants pour respecter l’octet de C, N, O et F
  5. Attribuer les charges formelles éventuelles

📐 Formule — Le nombre d’électrons de valence d’un édifice vérifie $N_e = \left(\sum \text{électrons de valence des atomes}\right) - \text{charge de l’édifice}$.

📌 La somme des charges formelles de tous les atomes est égale à la charge totale de l’édifice.

Compléments

📌 Le nombre de doublets à répartir vaut $N_e/2$ si le nombre d’électrons de valence est pair et $\left(N_e-1\right)/2$ s’il est impair, avec un électron célibataire dans le second cas.

💡 Astuce mémo

Compter → répartir → construire → compléter l’octet → charger.

📖 4. Longueur et énergie des liaisons

🔑 Notions clés & Définitions

• Longueur de liaison : Distance séparant les deux noyaux A et B à l’équilibre.
• Énergie de liaison : Énergie minimale à fournir pour dissocier la molécule gazeuse AB en ses atomes gazeux.

★ À maîtriser

📌 Pour deux atomes donnés, la longueur de liaison diminue lorsque la multiplicité de la liaison augmente.

📌 La liaison A-B est d’autant plus forte que sa longueur est faible, et son énergie augmente lorsque la multiplicité de la liaison augmente.

Compléments

• L’ordre de grandeur d’une longueur de liaison covalente est de 100 pm.

💡 Astuce mémo

Multiplicité élevée : liaison plus courte, mais énergie plus grande.

📖 5. Mésomérie et hybridation de résonance

🔑 Notions clés & Définitions

• Forme mésomère : Schéma de Lewis limite qui diffère d’autres schémas équivalents par la délocalisation de certains doublets.
• Hybride de résonance : Moyenne pondérée des formes mésomères qui décrit mieux la répartition réelle des électrons de l’édifice.

📝 Points essentiels

• Dans l’ion carbonate, les trois liaisons C-O sont équivalentes et ont une longueur de 129 pm, intermédiaire entre 143 pm pour C-O et 113 pm pour C=O.

📌 Les formes mésomères les plus contributives respectent l’octet, présentent le moins de charges formelles et placent la charge négative sur l’atome le plus électronégatif.

💡 Astuce mémo

Plusieurs schémas limites se fondent en une structure réelle moyenne.

📖 6. Conjugaison et absorption lumineuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Système conjugué : Conjugaison lorsqu’une paire d’électrons d’une liaison π ou d’un doublet non liant n est séparée d’une autre paire π ou n, ou d’une lacune électronique, par une seule liaison simple σ.

★ À maîtriser

• Les trois systèmes conjugués de base sont:
  • n σ π
  • π σ lacune
  • π σ π

📌 Un système conjugué est plus stable qu’un système non conjugué, et plus un édifice possède de formes mésomères, plus il est stable.

• Dans une série polyénique, le maximum d’absorption passe de 162,5 nm pour l’éthylène à 217 nm pour le butadiène puis 247 nm pour l’hexatriène.

📌 Lorsque le nombre de doubles liaisons conjuguées devient assez élevé, l’absorption se situe dans le visible et l’espèce chimique prend la couleur complémentaire de celle absorbée.

Compléments

• La participation d’une liaison C=O à un système conjugué affaiblit cette liaison et abaisse son nombre d’onde de 20 cm-1.

💡 Astuce mémo

Conjugaison étendue → effet batochrome → absorption décalée vers le visible.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des types de réactifs