Qu’est ce que : Définition de la géométrie moléculaire

La structure d’une molécule qui détermine l’arrangement tridimensionnel de ses atomes dans l’espace. Candela Rocío Barbisan | Jan. 2022Ingénieur chimisteLes géométries moléculaires sont actuellement définies selon la théorie de la répulsion des paires électroniques dans la couche de Valence (TRPECV). Cette théorie nous permet de prédire le comportement chimique des substances (spécifiquement covalentes) et nous aide à comprendre la distribution électronique, qui conduit à la géométrie de la molécule. Ceci, à son tour, nous permet de comprendre de nombreuses propriétés que les substances acquièrent.
Cette théorie repose sur un certain nombre de piliers fondamentaux, que nous allons passer en revue pour ensuite essayer de comprendre son application pratique. Tout d’abord, les électrons liés et non liés (de valence) sont considérés comme une mer d’électrons qui, parce qu’ils ont le même type de charge, se repoussent mutuellement, de sorte qu’ils seront toujours situés aussi loin que possible de l’atome central de la molécule.
Ensuite, cette ‘mer’ d’électrons ou ‘nuage d’électrons’ forme des zones de forte densité électronique, qui forment des liaisons, où les électrons sont des paires d’électrons partagées ou non. À leur tour, les liaisons formées peuvent être des liaisons simples, doubles ou même triples.
Enfin, pour déterminer la géométrie moléculaire, il est très utile de disposer de la structure de Lewis, où l’on comptera le nombre de densités électroniques autour de l’atome central, ce qui donnera une indication sur le nom de sa géométrie et la forme que la molécule adopte en trois dimensions. Il faut noter que ces densités seront situées le plus loin possible les unes des autres, de manière à adopter la structure la plus stable et où il y a le moins de répulsion. C’est ainsi que l’on identifie d’abord la géométrie électronique, puis la géométrie moléculaire.

Six niveaux de densité

Dans le cas de deux densités d’électrons autour de l’atome central, les liaisons seront situées aussi loin que possible, c’est-à-dire à 180° l’une de l’autre, et leur géométrie électronique est donc linéaire et moléculairement linéaire.
Dans le cas de trois densités d’électrons autour de l’atome central, il y a deux possibilités : trois liaisons ou deux liaisons et une paire non liée. S’il y a trois liaisons, la géométrie électronique est trigonale plate, avec des angles de 120º entre les liaisons, et la géométrie moléculaire porte le même nom. Cependant, s’il y a une paire non liée, elle se repousse plus fortement que les charges liées, et a donc tendance à comprimer les angles de liaison. L’angle entre la paire libre et chaque liaison est de 120º et la géométrie électronique est trigonale plate tandis que la géométrie moléculaire est angulaire.
Dans le cas de quatre densités d’électrons autour de l’atome central, la géométrie électronique est tétraédrique. Si les quatre paires d’électrons sont liées, leur géométrie moléculaire coïncide en nom avec leur géométrie électronique et l’angle de liaison est de 109,5º. Cependant, si l’une des paires est libre, l’angle de liaison devient plus petit (107º) et la géométrie moléculaire est de type Pyramide trigonale. Enfin, si deux sont des paires libres et deux sont liées, l’angle de liaison est de 104,5º et la géométrie moléculaire est dite angulaire.
Lorsque les densités d’électrons autour de l’atome central sont au nombre de cinq, sa géométrie électronique est appelée bipyramide trigonale. Si toutes les charges sont liées, vous avez des angles de 120º entre les liaisons situées à l’équateur et de 90º entre les liaisons axiales et équatoriales. Or, la géométrie moléculaire est également appelée bipyramide trigonale, tandis que, avec quatre paires liées et une libre, la géométrie moléculaire est déformée et forme la fameuse ‘bascule’, d’où son nom de tétraèdre déformé. En revanche, si deux des cinq paires d’électrons sont libres et que trois d’entre elles sont liées, la géométrie a la forme d’un ‘T’ et son nom est dû précisément à sa structure. Enfin, si c’est l’inverse, trois paires libres et deux charges liées, la géométrie moléculaire est linéaire.
Enfin, il y a six densités d’électrons autour de l’atome central et un octaèdre est formé, d’où son nom en géométrie électronique. De même, la géométrie moléculaire est nommée si toutes ses paires sont liées. Si vous avez cinq paires liées et une paire libre, la géométrie moléculaire est une pyramide à base carrée. Si vous avez quatre paires liées et deux paires libres, la géométrie moléculaire est un carré plat.
Figure : Douce nature