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Théorie De Répulsion De Paire D'électrons De Coquille De Valence

Théorie De Répulsion De Paire D'électrons De Coquille De Valence

La théorie de la répulsion des paires d'électrons en coquille de valence (VSEPR) est un modèle moléculaire permettant de prédire la géométrie des atomes constituant une molécule où les forces électrostatiques entre les électrons de valence d'une molécule sont minimisées autour d'un atome central.

La théorie est également connue sous le nom de théorie de Gillespie-Nyholm, d'après les deux scientifiques qui l'ont développée). Selon Gillespie, le principe d’exclusion de Pauli est plus important pour déterminer la géométrie moléculaire que l’effet de la répulsion électrostatique.

Selon la théorie VSEPR, le méthane (CH4) la molécule est un tétraèdre car les liaisons hydrogène se repoussent et se répartissent uniformément autour de l’atome de carbone central.

Utilisation de VSEPR pour prédire la géométrie de molécules

Vous ne pouvez pas utiliser une structure moléculaire pour prédire la géométrie d'une molécule, bien que vous puissiez utiliser la structure de Lewis. C'est la base de la théorie VSEPR. Les paires d'électrons de valence s'arrangent naturellement pour qu'elles soient le plus éloignées possible les unes des autres. Cela minimise leur répulsion électrostatique.

Prenons, par exemple, BeF2. Si vous visualisez la structure de Lewis pour cette molécule, vous voyez que chaque atome de fluor est entouré de paires d'électrons de valence, à l'exception du seul électron que possède chaque atome de fluor et qui est lié à l'atome de béryllium central. Les électrons de valence du fluor se séparent le plus possible ou à 180 °, ce qui donne à ce composé une forme linéaire.

Si vous ajoutez un autre atome de fluor pour faire du BeF3, le plus éloigné que les paires d’électrons de valence puissent obtenir les uns des autres est de 120 °, ce qui forme une forme plane trigonale.

Obligations doubles et triples dans la théorie VSEPR

La géométrie moléculaire est déterminée par les emplacements possibles d'un électron dans une couche de valence, et non par le nombre de paires d'électrons de valence présentes. Pour voir comment le modèle fonctionne pour une molécule à doubles liaisons, considérons le dioxyde de carbone, le CO2. Alors que le carbone a quatre paires d'électrons de liaison, il n'y a que deux endroits où les électrons peuvent être trouvés dans cette molécule (dans chacune des doubles liaisons avec l'oxygène). La répulsion entre les électrons est moindre lorsque les doubles liaisons se trouvent de part et d'autre de l'atome de carbone. Ceci forme une molécule linéaire qui a un angle de liaison de 180 °.

Pour un autre exemple, considérons l’ion carbonate, CO32-. Comme pour le dioxyde de carbone, il y a quatre paires d'électrons de valence autour de l'atome de carbone central. Deux paires sont en simple liaison avec des atomes d'oxygène, tandis que deux paires font partie d'une double liaison avec un atome d'oxygène. Cela signifie qu'il y a trois emplacements pour les électrons. La répulsion entre électrons est minimisée lorsque les atomes d'oxygène forment un triangle équilatéral autour de l'atome de carbone. Par conséquent, la théorie VSEPR prédit que l'ion carbonate prendra une forme planaire trigonale, avec un angle de liaison de 120 °.

Exceptions à la théorie VSEPR

La théorie de la répulsion des paires d'électrons coquille de valence ne permet pas toujours de prédire la géométrie correcte des molécules. Voici des exemples d'exceptions:

  • des molécules de métaux de transition (par exemple, CrO3 est bipyramidal trigonal, TiCl4 est tétraédrique)
  • molécules à électrons impairs (CH3 est plane plutôt que pyramidale trigonale)
  • certains AX2E0 des molécules (par exemple, CaF2 a un angle de liaison de 145 °)
  • certains AX2E2 des molécules (par exemple, Li2O est linéaire plutôt que courbé)
  • certains AX6E1 des molécules (par exemple, XeF6 est octaédrique plutôt que pyramidale pentagonale)
  • certains AX8E1 molécules

La source

R.J. Gillespie (2008), Coordination Chemistry Reviews vol. 252, p. 1315-1327, "Cinquante ans du modèle VSEPR"