Lycée · 15 min

Géométrie moléculaire en 3D : les paires d’électrons gouvernent

Activer/masquer les doublets libres pour chaque squelette AXₙEₘ — du $\ce{CO2}$ linéaire au $\ce{SF6}$ octaédrique — et observer les angles se resserrer.

Objectif

Associer chaque numéro de forme à une géométrie, un angle idéal et une molécule réelle ; expliquer pourquoi les doublets compriment les angles.

Matériel et réactifs

Le visualiseur 3D ci-dessous ; une table imprimée des dix classes VSEPR AX₂ à AX₆ avec variantes E.

Procédure

Doublets masqués, parcourir les formes 0→3 (linéaire, trigonale plane, tétraédrique) et noter 180°, 120°, 109,5°.
Continuer vers les formes 4–6 (bipyramide trigonale, balançoire, famille plan carré) et repérer les sites axiaux et équatoriaux.
Activer maintenant les doublets à chaque étape : comparer AX₂E₂ ( $\ce{H2O}$ , coudée) à AX₂ ( $\ce{CO2}$ , linéaire) et AX₃E ( $\ce{NH3}$ , pyramidale) à AX₃ ( $\ce{BF3}$ , plane).
Choisir trois molécules réelles, prévoir forme et angle, puis vérifier avec le visualiseur.

À observer

Avec les doublets affichés, les angles tombent sous les valeurs idéales : 107° pour $\ce{NH3}$ , 104,5° pour $\ce{H2O}$ , moins de 90° pour les balançoires type $\ce{SF4}$ .
Chaque paire supplémentaire déplace les ligands vers une nouvelle géométrie de séparation maximale — c’est le nombre de paires, pas d’atomes, qui fixe la forme.

Explication

La VSEPR compte les domaines de paires d’électrons autour de l’atome central ; elles se repoussent à distance maximale. Les doublets libres occupent plus d’espace angulaire que les paires liantes (ils n’appartiennent qu’à un noyau) : chaque E réduit les angles X–A–X de ~2–3°. D’où $\ce{H2O}$ (104,5°) < $\ce{NH3}$ (107°) < $\ce{CH4}$ (109,5°).

Chimistes associés

Gilbert N. Lewis Jacobus Henricus van ’t Hoff

Sujets liés

Géométrie moléculaire (VSEPR), hybridation des orbitales Liaisons ionique, covalente et métallique

Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.