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La représentation de Lewis d'une molécule

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Objectif

Décrire et exploiter le schéma de Lewis d’une molécule pour justifier la stabilisation de cette entité, en référence aux gaz nobles, par rapport aux atomes isolés (Z ⩽ 18).

Points clés

Lorsque deux atomes sont en présence, ils cherchent à satisfaire la règle de stabilité : ils mettent en commun un électron de leur couche de valence pour former un liaison covalente.
L’association d’au moins deux atomes forme une molécule.
La représentation de Lewis d’une molécule fait apparaitre tous les atomes de la molécule ainsi que tous les doublets liants (liaisons covalentes) et non liants s’il y en a.
Dans ce modèle, chaque liaison covalente (doublet d’électrons liants) est représentée par un trait simple horizontal ou vertical.
Les doublets d’électrons non liants (électrons des couches externes qui ne participent pas aux liaisons covalentes) sont représentés par des traits simples placés autour du symbole de l’atome qui correspond.

Pour bien comprendre

Les éléments chimiques et les atomes
Configuration électronique et électrons de valence

1. La formation des liaisons covalentes

Pour être stable, un élément chimique doit céder, capter ou mettre en commun des électrons afin d’adopter la configuration électronique du gaz noble le plus proche dans le tableau périodique des éléments.

Configuration électronique de quelques atomes

Lorsque deux atomes sont en présence, ils cherchent à satisfaire la règle de stabilité : ils mettent en commun un électron de leur couche de valence (électrons de la dernière couche) pour former un doublet liant.

Il se forme alors une liaison entre les atomes appelée liaison covalente (ou liaison de valence), qui peut être simple, double ou triple.

Une liaison simple entre deux atomes met en jeu 1 électron de valence de chaque atome, donc 2 électrons de valence au total.

Liaison simple entre deux atomes d’hydrogène
Une liaison double entre deux atomes met en jeu 2 électrons de valence de chaque atome, donc 4 électrons de valence au total.

Liaison double entre deux atomes d’oxygène
Une liaison triple entre deux atomes met en jeu 3 électrons de valence de chaque atome, donc 6 électrons de valence au total.

Liaison triple entre deux atomes d’azote

Grâce aux électrons mis en commun, chaque atome remplit sa couche de valence.

Chaque atome s’entoure ainsi de 8 électrons (2 électrons pour l’hydrogène).

L’association des deux atomes forme une molécule.

2. Le schéma de Lewis d'une molécule

La représentation de Lewis d’une molécule fait apparaitre tous les atomes de la molécule ainsi que tous les doublets liants (liaisons covalentes) et non liants s’il y en a.

Un doublet (2 électrons ensemble) est représenté par un tiret.

La représentation de Lewis permet de visualiser l’enchainement des atomes dans un plan et de prévoir la structure des molécules.

Remarque
Dans une molécule, les doublets non liants d’un atome se positionnent de façon à être le plus éloigné les uns des autres.

Exemple 1

Représentation de Lewis
de la molécule d’eau (H₂O)

En formant une liaison covalente avec 2 atomes d’hydrogène, l’oxygène se stabilise en s’entourant de 8 électrons :
- 2 doublets liants = 4 électrons ;
- 2 doublets non liants = 4 électrons.
En formant une liaison covalente avec l’oxygène, l’hydrogène se stabilise en s’entourant de 2 électrons :
- 1 doublet liant = 2 électrons.

Exemple 2

Représentation de Lewis
de la molécule dioxyde de carbone (CO₂)

Un atome de carbone est lié à deux atomes d’oxygène par des doubles liaisons covalentes.

En formant une double liaison covalente avec le carbone, l’oxygène se stabilise en s’entourant de 8 électrons :
- 2 doublets liants = 4 électrons ;
- 2 doublets non liants = 4 électrons.
En formant 2 doubles liaisons covalentes avec 2 atomes d’oxygène, le carbone se stabilise en s’entourant de 8 électrons :
- 4 doublets liants = 8 électrons.

Exemple 3

Représentation de Lewis
de la molécule diazote (N₂)

En formant une triple liaison covalente avec un autre atome d'azote, l’azote se stabilise en s’entourant de 8 électrons :
- 3 doublets liants = 6 électrons ;
- 1 doublet non liant = 2 électrons.

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