La géométrie des molécules covalentes dépend du nombre et de la disposition des paires d’électrons ,en raison de la répulsion électrostatique entre la paire de liaison et la paire d’électrons solitaires.
Pour expliquer la géométrie ou la forme des molécules covalentes , Gillespie et Nyholn ont proposé une nouvelle théorie qui est connue comme la théorie de la répulsion des paires d’électrons de l’enveloppe de valence ou en bref la théorie VSEPR.
Postulats de la théorie VSEPR pour les molécules covalentes
Il existe cinq postulats principaux de cette théorie, qui peuvent être résumés comme suit .
Postulat : I. La forme d’une molécule covalente est déterminée par la répulsion entre toutes les paires d’électrons présentes dans la coquille de valence de l’atome central .
Si seules les paires d’électrons de liaison sont présentes sur l’atome central, la molécule covalente aura une géométrie régulière .
Ainsi pour le type AB 2 de molécule avec deux paires de liaison ,
la géométrie est linéaire .
De même, les molécules à trois paires de liaisons, quatre paires de liaisons, cinq paires de liaisons et six paires de liaisons , la géométrie des molécules concernées sont respectivement trigonale, tétraédrique, trigonal bipyramidal et octaédrique .
Par exemple, BCl3 ( trigonal ), CH4 ( tétraédrique ), PCl5 ( bipyramide trigonal ) et SF6 ( octaédrique ) etc.
Postulat : II. Lorsque la paire de liaison( b.p ) et la paire solitaire ( l.p ) sont présentes sur l’atome métallique central, les molécules auront une géométrie déformée.
Parce que, la paire solitaire prend plus d’espace sur l’atome central qu’une paire de liaison et la paire solitaire est attirée par un noyau alors que la paire de liaison est attirée par deux noyaux .
Donc, la répulsion l.p-l.p est supérieure à la répulsion l.p – b.p et la répulsion l.p – b.p est supérieure à la répulsion b.p -b.p .
C’est-à-dire, la répulsion l.p-l.p répulsion > l.p – b.p répulsion > b.p -b.p répulsion .
Par exemple , la molécule d’ammoniac contient une paire solitaire et trois paires de liaison d’électrons . La géométrie de la molécule d’ammoniac est un tétraèdre déformé avec une hybridation sp3 .
C’est-à-dire qu’elle a une structure pyramidale .L’angle de liaison H -N -H est de 107o28′ au lieu de 109o28′ .
De même, la molécule H2O contient deux paires de liaisons et deux paires d’électrons solitaires.Par conséquent ,la géométrie de la molécule d’eau est une géométrie tétraédrique distordue ou en forme de V avec une hybridation sp3 .
L’angle de liaison H -O -H dans la molécule d’eau est de 104o27′ au lieu de 109o28′ .
Postulat : III .L’ampleur de la répulsion entre les paires de liaisons dépend de la différence d’électronégativité entre l’atome central (A) et l’autre atome lié ( B).
C’est-à-dire , l’angle de liaison B – A – B diminue avec l’augmentation de l’électronégativité de ‘B’ . Comme l’électronégativité de ‘B’ augmente ,
La paire de liaison s’éloigne de l’atome central et la répulsion entre la paire de liaison diminue. Donc l’angle de liaison diminue .
Par exemple, l’ordre de l’angle de liaison de PI3 , PBr3 et PCl3 est PI3 > PBr3 > PCl3.
Postulat : IV. La triple liaison prend plus de place que la double liaison . De même , la double liaison prend plus d’espace que la simple liaison.
Donc la double liaison provoque plus de répulsion que la simple liaison et la triple liaison provoque plus de répulsion que la double liaison .
Par exemple , l’angle de liaison F – C – F et F – C – O du difluorure carbonique ( COF2 ) .
Postulat : V. La contraction de l’angle de liaison de la coquille de valence incomplète est plus grande que celle de la coquille de valence complète en raison de la répulsion l.p-l.p ou l.p – b.p.
Par exemple, dans le cas de l’ammoniac, l’angle de liaison H -N -H est de 107o28′ au lieu de 109o28′ . Mais dans le cas de la phosphine , l’angle de liaison H – P -H devient 94o au lieu de 109o28′.
Limitations de la théorie VSEPR.
Comme toute autre théorie, la théorie VSEPR a aussi quelques inconvénients . Les deux principales limites de la théorie VSEPR sont discutées ci-dessous.
( I ). La théorie VSEPR ne parvient pas à expliquer les espèces isoélectroniques. Les espèces isoélectroniques sont des éléments, des ions et des molécules qui partagent le même nombre d’électrons.
Selon la théorie VSEPR, la forme de la molécule dépend du nombre de paires de liaisons et de paires d’électrons solitaires de l’atome central.
Mais, les espèces isoélectroniques peuvent différer en géométrie , malgré le fait qu’elles ont le même nombre d’électrons de valence.
( II ). La théorie VSEPR n’explique pas la géométrie des composés des métaux de transition. Cette théorie est également incapable de deviner la structure de certains composés.
C’est parce qu’elle ne prend pas en compte les tailles associées des substituants et des paires solitaires inactives.
Résumé :
Théorie VSEPR et forme des molécules covalentes
La théorie VSEPR postule pour les molécules covalentes
Limitations de la théorie VSEPR.
