Première · Spécialité Physique-Chimie · Chimie

Chapitre 2 — De la structure des entités aux propriétés de la matière

Schéma de Lewis · Géométrie et polarité · Cohésion des solides · Dissolution et solubilité · Extraction liquide-liquide · Savons — animations interactives, quiz et exercices de bac corrigés

1. Schéma de Lewis
🎯 Objectif bac : établir le schéma de Lewis d'une molécule ou d'un ion

Les atomes s'assemblent en molécules ou en ions polyatomiques en mettant des électrons en commun, de façon à s'entourer d'un cortège électronique stable. Le schéma de Lewis représente cette organisation : il montre comment les électrons de valence (ceux de la couche externe, seuls impliqués dans les liaisons) se répartissent en doublets.

Rappel — électrons de valence

ÉlémentHCNONaCl
Électrons de valence145617

Doublets liants et doublets non liants

Un doublet liant est une paire d'électrons partagée entre deux atomes : il représente une liaison covalente, notée par un trait entre les deux atomes. Un doublet non liant est une paire d'électrons qui appartient à un seul atome (on dit aussi « paire libre ») ; il est représenté par un trait à côté de cet atome, sans atome voisin.

Chaque atome cherche à s'entourer de 8 électrons (règle de l'octet) — sauf l'hydrogène, qui se limite à 2 électrons (règle du duet) et ne porte donc jamais de doublet non liant.

📋 Méthode bac — établir un schéma de Lewis
  1. Compter le nombre total d'électrons de valence de l'espèce : somme des électrons de valence de chaque atome, en ajoutant 1 électron par charge négative ou en retranchant 1 électron par charge positive (pour un ion).
  2. Relier les atomes entre eux par des doublets liants (l'atome le moins électronégatif, ou celui écrit en premier dans la formule, occupe en général la position centrale).
  3. Répartir les électrons restants en doublets non liants sur les atomes autres que H, de façon à respecter la règle de l'octet.
  4. Vérifier : (doublets liants × 2) + (doublets non liants × 2) doit être égal au nombre total d'électrons de valence compté à l'étape 1.
Exemple détaillé — la molécule d'eau H₂O

Électrons de valence : 1 O (6) + 2 H (1 chacun) = 8 électrons, soit 4 doublets. L'oxygène, central, forme une liaison avec chaque hydrogène (2 doublets liants = 4 électrons). Il reste 4 électrons, soit 2 doublets non liants, placés sur l'oxygène pour compléter son octet (2 liants + 2 non liants = 4 doublets autour de O, soit 8 électrons).

Planche de référence — schémas de Lewis à connaître
H₂O O H H NH₃ N H H H CO₂ O C O CH₄ C H H H H Cas particuliers Na⁺ : a perdu son électron de valence, plus aucun doublet à représenter. H⁺ : aucun électron — « lacune électronique », peut accepter un doublet non liant voisin.

Les paires de points représentent les doublets non liants ; les traits, les doublets liants (un double trait = une double liaison, comme dans CO₂).

Ions H₃O⁺ et NH₄⁺ : la « lacune électronique » de H⁺

L'ion H⁺ n'a aucun électron : il présente une lacune électronique. Il peut donc capter un doublet non liant déjà présent sur une molécule voisine pour former une nouvelle liaison. C'est ainsi que se forment H₃O⁺ (à partir de H₂O, qui « donne » un de ses doublets non liants à H⁺) et NH₄⁺ (à partir de NH₃, par le même mécanisme).

⚠️ Pièges classiques
• Pour un ion, ne pas oublier d'ajouter (charge négative) ou de retrancher (charge positive) des électrons au total de départ.
• L'hydrogène ne porte jamais de doublet non liant : il se limite à 2 électrons (règle du duet), pas 8.
• Un doublet liant se dessine entre deux atomes ; un doublet non liant se dessine à côté d'un seul atome, sans en toucher un autre.

Exercices d'application directe

Calcule d'abord au brouillon, puis clique pour vérifier ta réponse.

Exercice 1 — Schéma de Lewis de HCl

Établir le schéma de Lewis de la molécule de chlorure d'hydrogène HCl (électrons de valence : H = 1, Cl = 7).

1
Total d'électrons de valence : 1 (H) + 7 (Cl) = 8 électrons, soit 4 doublets.
2
Une liaison H–Cl utilise 1 doublet liant (2 électrons). Il reste 6 électrons, soit 3 doublets non liants, tous placés sur Cl (H ne peut pas en porter).
H–Cl avec 3 doublets non liants sur l'atome de chlore (octet de Cl respecté : 1 liant + 3 non liants = 8 électrons).
Exercice 2 — Schéma de Lewis de l'ion chlorure Cl⁻

Établir le schéma de Lewis de l'ion chlorure Cl⁻.

1
Cl possède 7 électrons de valence ; la charge −1 ajoute 1 électron : total = 8 électrons, soit 4 doublets.
2
Il n'y a qu'un seul atome : aucun doublet liant possible. Les 4 doublets sont donc tous non liants, placés autour de Cl.
Cl⁻ entouré de 4 doublets non liants (octet respecté).
Exercice 3 — Schéma de Lewis de O₂

Établir le schéma de Lewis de la molécule de dioxygène O₂ (indice : le résultat comporte une double liaison).

1
Total d'électrons de valence : 6 + 6 = 12 électrons, soit 6 doublets.
2
Une seule liaison simple (1 doublet liant) laisserait 5 doublets non liants à répartir sur 2 atomes : impossible d'obtenir un octet complet pour chacun avec une seule liaison. Il faut donc une double liaison (2 doublets liants) entre les deux atomes.
\(2 \text{ doublets liants} + 4 \text{ doublets non liants} = 6 \text{ doublets} = 12 \text{ électrons} \checkmark\)
O=O, chaque atome d'oxygène portant 2 doublets non liants (octet respecté : 1 double liaison compte pour 2, + 2 non liants = 6 électrons autour de chaque O... en comptant la double liaison comme partagée, chaque O « voit » 8 électrons).
2. Géométrie et polarité des entités
🎯 Objectif bac : prévoir la géométrie puis la polarité d'une entité à partir de son schéma de Lewis

De Lewis à la géométrie — la répulsion des doublets

Autour d'un atome central, les doublets (liants et non liants) sont chargés négativement : ils se repoussent mutuellement et s'orientent dans l'espace pour être le plus éloignés possible les uns des autres. C'est cette répulsion, purement électrostatique, qui impose la géométrie tridimensionnelle de l'entité — pas juste le schéma de Lewis « à plat » vu précédemment.

Doublets autour de l'atome centralGéométrieAngle approx.Exemples
2 liants, 0 non liantLinéaire180°CO₂
4 liants, 0 non liantTétraédrique109,5°CH₄, NH₄⁺
3 liants, 1 non liantPyramidale≈107°NH₃, H₃O⁺
2 liants, 2 non liantsCoudée (angulaire)≈104°H₂O, OH⁻

Un doublet non liant occupe davantage de place qu'un doublet liant (il n'est retenu que par un seul noyau) : c'est pourquoi l'angle réel est toujours un peu inférieur à l'angle « idéal » du tétraèdre (109,5°) dès qu'un doublet non liant est présent.

🎮 Testeur — géométrie et polarité d'une entité

Clique sur une entité pour afficher sa géométrie, la polarité de ses liaisons, et sa polarité globale.

Électronégativité et polarisation d'une liaison

L'électronégativité χ (chi) mesure la capacité d'un atome à attirer vers lui les électrons d'une liaison covalente qu'il forme (échelle de Pauling, sans unité). Dans le tableau périodique, elle augmente globalement de la gauche vers la droite et du bas vers le haut.

ÉlémentHCNOClNa
χ (Pauling)2,202,553,043,443,160,93

Quand deux atomes liés ont des électronégativités différentes, les électrons du doublet liant sont attirés davantage vers l'atome le plus électronégatif : ce dernier porte une charge partielle négative δ⁻, l'autre une charge partielle positive δ⁺. La liaison est dite polarisée. Une liaison entre deux atomes identiques (O=O, H–H, N≡N) est toujours apolaire : aucune différence d'électronégativité.

📋 Méthode bac — la molécule est-elle polaire ?
  1. Établir le schéma de Lewis, puis en déduire la géométrie de la molécule.
  2. Identifier les liaisons polarisées, en comparant les électronégativités des atomes liés.
  3. Regarder si la géométrie est suffisamment symétrique pour que les liaisons polarisées se compensent exactement (leurs effets s'annulent par symétrie) : si oui, la molécule est apolaire ; sinon, elle est polaire.
⚠️ Pièges classiques
• Des liaisons polarisées n'impliquent pas forcément une molécule polaire : c'est le cas de CO₂, dont les deux liaisons C=O très polarisées se compensent exactement à cause de la géométrie linéaire et symétrique.
• Ne pas confondre la polarité d'une liaison (locale, entre deux atomes précis) et la polarité d'une molécule (globale, qui dépend de la géométrie complète).
• Un doublet non liant, non compensé par un doublet symétrique, contribue lui aussi à la polarité globale (c'est une des raisons pour lesquelles NH₃, pyramidale et asymétrique, est polaire).

Exercices d'application directe

Calcule d'abord au brouillon, puis clique pour vérifier ta réponse.

Exercice 1 — Polarisation de la liaison H–Cl

À l'aide du tableau d'électronégativités, indiquer quel atome porte la charge δ⁻ et lequel porte la charge δ⁺ dans la molécule HCl.

1
χ(Cl) = 3,16 > χ(H) = 2,20 : le chlore est plus électronégatif, il attire davantage les électrons de la liaison.
Cl porte la charge partielle δ⁻ ; H porte la charge partielle δ⁺.
Exercice 2 — Pourquoi CO₂ est-elle apolaire ?

Justifier, à l'aide de la géométrie de CO₂, pourquoi cette molécule est apolaire malgré des liaisons C=O fortement polarisées.

1
CO₂ possède 2 doublets liants et aucun doublet non liant sur le carbone central : sa géométrie est linéaire (O=C=O, angle 180°).
2
Les deux liaisons C=O sont polarisées de façon identique, mais orientées exactement à l'opposé l'une de l'autre (180°) : leurs effets s'annulent par symétrie.
La molécule CO₂ est globalement apolaire, malgré des liaisons individuellement très polarisées.
Exercice 3 — Polarité de NH₃

NH₃ est-elle une molécule polaire ? Justifier à partir de sa géométrie et des électronégativités de N et H.

1
χ(N) = 3,04 > χ(H) = 2,20 : chaque liaison N–H est polarisée (N porte δ⁻, H porte δ⁺).
2
NH₃ a une géométrie pyramidale (3 doublets liants + 1 doublet non liant) : elle n'est pas symétrique, les trois liaisons polarisées ne se compensent pas.
NH₃ est une molécule polaire.
✅ Quiz d'étape

Q1. Dans un schéma de Lewis, un doublet non liant est représenté :

Q2. Une molécule avec 4 doublets liants et 0 doublet non liant autour de l'atome central a une géométrie :

Q3. CO₂ est une molécule apolaire alors que ses liaisons C=O sont très polarisées. Pourquoi ?

3. Cohésion des solides
🎯 Objectif bac : expliquer la cohésion d'un solide à partir des interactions entre entités

À l'échelle macroscopique, un solide a une forme et un volume propres : ses entités (ions ou molécules) sont maintenues assemblées par des interactions attractives à l'échelle microscopique. La nature de ces interactions dépend de la nature des entités en présence.

1
Interaction ionique — entre ions de charges opposées, dans un solide ionique (ex. NaCl : réseau cristallin d'ions Na⁺ et Cl⁻ alternés). C'est l'interaction la plus forte des trois : elle explique les températures de fusion élevées des solides ioniques.
2
Liaison hydrogène (pont hydrogène) — se forme entre un atome d'hydrogène lié à O, N ou F d'une molécule, et un doublet non liant porté par un atome O, N ou F d'une molécule voisine. D'intensité intermédiaire, elle explique par exemple la structure de la glace et la température de fusion de l'eau, anormalement élevée pour une si petite molécule.
3
Interactions de Van der Waals — présentes entre toutes les entités, polaires ou apolaires (même entre molécules apolaires comme le diiode I₂). Ce sont les plus faibles des trois interactions, mais elles suffisent à assurer la cohésion de solides moléculaires.
Intensité croissante : interactions de Van der Waals < liaison hydrogène < interaction ionique.
Réseau cristallin ionique — exemple de NaCl(s)

Na⁺   Cl⁻ — chaque ion est entouré d'ions de charge opposée : l'interaction ionique s'exerce dans toutes les directions du réseau.

Exercices d'application directe

Calcule d'abord au brouillon, puis clique pour vérifier ta réponse.

Exercice 1 — Cohésion du chlorure de sodium solide

Quelle interaction assure la cohésion du cristal de NaCl(s) ?

1
NaCl(s) est un solide ionique, constitué d'ions Na⁺ et Cl⁻.
La cohésion est assurée par une interaction ionique (attraction entre ions de charges opposées).
Exercice 2 — Cohésion de la glace

Quelle(s) interaction(s) assure(nt) la cohésion de la glace, solide constitué de molécules d'eau H₂O ?

1
H₂O est une molécule polaire, comportant des liaisons O–H : elle peut former des liaisons hydrogène avec ses voisines (H lié à O, doublet non liant d'un O voisin).
La cohésion est assurée principalement par des liaisons hydrogène, complétées par des interactions de Van der Waals.
Exercice 3 — Cohésion du diiode solide

Le diiode I₂ est une molécule apolaire (liaison entre deux atomes identiques). Quelle interaction assure la cohésion de I₂ à l'état solide ?

1
I₂ étant apolaire, ni interaction ionique ni liaison hydrogène ne sont possibles (pas d'ions, pas de liaison O–H/N–H/F–H).
Seules des interactions de Van der Waals assurent la cohésion de I₂(s) — d'où sa température de fusion relativement basse.
4. Dissolution des solides ioniques
🎯 Objectif bac : écrire l'équation de dissolution et calculer les concentrations des ions formés

Pourquoi l'eau dissout-elle les solides ioniques ?

L'eau est une molécule polaire (établi section 2) : son pôle négatif (l'oxygène, δ⁻) est attiré par les cations du solide, son pôle positif (les hydrogènes, δ⁺) est attiré par les anions. Les molécules d'eau s'organisent ainsi autour de chaque ion (on parle de solvatation), ce qui affaiblit l'interaction ionique du réseau cristallin jusqu'à disperser le solide : celui-ci se dissout.

Équation de dissolution

On note (s) un solide et (aq) une espèce dissoute en solution aqueuse. Pour un solide ionique, l'équation de dissolution fait apparaître séparément chaque type d'ion, avec les coefficients qui respectent l'électroneutralité :

\(\text{NaCl(s)} \longrightarrow \text{Na}^+\text{(aq)} + \text{Cl}^-\text{(aq)}\)

Pour un solide dont la formule comporte plusieurs ions du même type, ce coefficient se retrouve dans l'équation :

\(\text{CaCl}_2\text{(s)} \longrightarrow \text{Ca}^{2+}\text{(aq)} + 2\,\text{Cl}^-\text{(aq)}\)

Calculer les concentrations des ions formés

Comme au chapitre précédent, si l'on dissout une quantité de matière n de solide dans un volume V de solution, la concentration en soluté apporté vaut \(C = n/V\). Mais chaque ion a sa propre concentration, qui dépend du coefficient stœchiométrique qui lui est associé dans l'équation de dissolution.

📋 Méthode bac — concentration des ions après dissolution
  1. Calculer la concentration C en soluté apporté, comme au chapitre 1 : \(C = n/V\).
  2. Écrire l'équation de dissolution et repérer le coefficient stœchiométrique de chaque ion.
  3. La concentration de chaque ion est égale à C multipliée par son coefficient stœchiométrique.
Exemple — dissolution de chlorure de calcium

On dissout n = 2,0×10⁻² mol de CaCl₂ dans V = 200 mL d'eau. \(C = n/V = 2{,}0\times10^{-2}/0{,}200 = 0{,}10\ \text{mol/L}\). D'après l'équation CaCl₂(s) → Ca²⁺(aq) + 2 Cl⁻(aq) : [Ca²⁺] = C = 0,10 mol/L et [Cl⁻] = 2C = 0,20 mol/L.

Exercices d'application directe

Calcule d'abord au brouillon, puis clique pour vérifier ta réponse.

Exercice 1 — Dissolution de l'hydroxyde de sodium

On dissout n = 5,0×10⁻² mol de NaOH(s) dans V = 500 mL d'eau. Écrire l'équation de dissolution et calculer [Na⁺] et [OH⁻].

\(\text{NaOH(s)} \longrightarrow \text{Na}^+\text{(aq)} + \text{OH}^-\text{(aq)}\)
1
\(C = n/V = 5{,}0\times10^{-2}/0{,}500 = 0{,}10\ \text{mol/L}\)
[Na⁺] = [OH⁻] = C = 0,10 mol/L (coefficients égaux à 1 pour les deux ions).
Exercice 2 — Dissolution du chlorure de magnésium

On dissout m = 4,75 g de chlorure de magnésium MgCl₂ (M = 95 g/mol) dans V = 250 mL d'eau. Calculer [Mg²⁺] et [Cl⁻].

1
D'abord la quantité de matière, comme au chapitre 1 : \(n = m/M = 4{,}75/95 = 5{,}0\times10^{-2}\ \text{mol}\)
2
\(C = n/V = 5{,}0\times10^{-2}/0{,}250 = 0{,}20\ \text{mol/L}\)
\(\text{MgCl}_2\text{(s)} \longrightarrow \text{Mg}^{2+}\text{(aq)} + 2\,\text{Cl}^-\text{(aq)}\)
[Mg²⁺] = C = 0,20 mol/L et [Cl⁻] = 2C = 0,40 mol/L.
5. Solubilité et extraction liquide-liquide
🎯 Objectif bac : choisir un solvant et interpréter un protocole d'extraction liquide-liquide

« Qui se ressemble s'assemble »

Une espèce chimique se dissout préférentiellement dans un solvant de polarité proche de la sienne : une espèce polaire ou ionique se dissout bien dans un solvant polaire (l'eau), une espèce apolaire se dissout bien dans un solvant apolaire (cyclohexane, dichlorométhane…). Deux liquides sont dits miscibles s'ils forment une seule phase homogène en se mélangeant (polarités proches) ; non miscibles s'ils se séparent en deux phases distinctes (polarités très différentes).

Principe de l'extraction liquide-liquide

Pour extraire une espèce dissoute dans l'eau, on ajoute un solvant extracteur qui doit être (1) non miscible avec l'eau et (2) capable de dissoudre l'espèce visée mieux que l'eau ne le fait. Après agitation dans une ampoule à décanter puis décantation, l'espèce migre préférentiellement dans la phase du solvant extracteur, ce qui permet de la séparer de la phase aqueuse.

La position des deux phases dépend de leur densité : le liquide le plus dense se retrouve en dessous.

🎮 Simulateur — ampoule à décanter

Choisis un solvant à ajouter à une solution aqueuse contenant une espèce apolaire à extraire.

Clique sur un solvant pour voir le résultat de la décantation.
🥽 Sécurité au laboratoire
Dégazer régulièrement l'ampoule (retourner et ouvrir le robinet loin de soi et d'autrui) : la vaporisation du solvant et parfois une réaction produisent des gaz qui font monter la pression à l'intérieur.
• Les solvants organiques (cyclohexane, dichlorométhane…) sont souvent inflammables et/ou toxiques : travailler sous hotte, loin de toute flamme, avec les pictogrammes de danger identifiés au préalable.
• Récupérer séparément les phases organique et aqueuse dans les bidons adaptés, jamais à l'évier.

Exercice d'application

Exercice — choisir un solvant extracteur

On souhaite extraire une espèce apolaire dissoute dans l'eau. On dispose de trois solvants : l'éthanol (miscible à l'eau), le cyclohexane (non miscible à l'eau, densité 0,78) et le dichlorométhane (non miscible à l'eau, densité 1,33). Lequel choisir, et où se situera la phase organique après décantation ?

1
L'éthanol est écarté : miscible à l'eau, il ne formerait pas de seconde phase, donc pas d'extraction possible.
2
Le cyclohexane et le dichlorométhane conviennent tous deux (non miscibles, apolaires — adaptés à une espèce apolaire).
Avec le cyclohexane (densité < 1) : phase organique au-dessus. Avec le dichlorométhane (densité > 1) : phase organique en dessous.
6. Savons et tensioactifs
🎯 Objectif bac : expliquer le caractère amphiphile et les propriétés lavantes d'un savon

Structure d'une molécule de savon

Une molécule de savon comporte deux parties de polarité opposée : une longue chaîne carbonée apolaire (partie lipophile, « qui aime les graisses », aussi dite hydrophobe) et une tête ionique polaire -COO⁻ (partie hydrophile, « qui aime l'eau »). Une espèce qui possède ainsi les deux caractères à la fois est dite amphiphile.

CH₃–(CH₂)₁₆–COO⁻ Na⁺    (stéarate de sodium — un savon usuel)

Comment un savon nettoie-t-il ? — la micelle

Dans l'eau, en présence de graisse (apolaire), les molécules de savon s'organisent spontanément : leurs chaînes apolaires se regroupent au contact de la graisse (affinité apolaire-apolaire) tandis que leurs têtes polaires restent au contact de l'eau. Il se forme une micelle : une gouttelette de graisse emprisonnée, entourée de têtes hydrophiles tournées vers l'extérieur — ce qui la rend soluble dans l'eau de rinçage.

Micelle emprisonnant une gouttelette de graisse

graisse (apolaire) — les traits gris sont les chaînes lipophiles tournées vers l'intérieur, les points bleus les têtes hydrophiles -COO⁻ tournées vers l'eau.

Ce principe est mis à profit dans les tensioactifs présents dans de nombreux produits d'usage courant : liquide vaisselle, shampoings, lessives.

Exercice d'application

Exercice — identifier les parties d'un savon

Pour l'oléate de sodium, de formule semi-développée CH₃–(CH₂)₇–CH=CH–(CH₂)₇–COO⁻ Na⁺, identifier la partie lipophile et la partie hydrophile.

1
La longue chaîne carbonée CH₃–(CH₂)₇–CH=CH–(CH₂)₇– est apolaire : c'est la partie lipophile (hydrophobe).
2
Le groupe -COO⁻ Na⁺, ionique, est très polaire : c'est la partie hydrophile.
Chaîne carbonée = lipophile ; tête -COO⁻ Na⁺ = hydrophile. La molécule entière est amphiphile.
📝 Exercice type bac — synthèse du chapitre
Étude de l'ammoniac NH₃ et de sa dissolution

L'ammoniac est un gaz de formule NH₃, très soluble dans l'eau.

1. Établir le schéma de Lewis de NH₃ (électrons de valence : N = 5, H = 1).
2. En déduire la géométrie de la molécule.
3. À l'aide des électronégativités (χ(N) = 3,04, χ(H) = 2,20), justifier que NH₃ est une molécule polaire.
4. Expliquer pourquoi NH₃ est très soluble dans l'eau.

1. Schéma de Lewis
1
Total d'électrons de valence : 5 (N) + 3×1 (H) = 8 électrons, soit 4 doublets.
3 doublets liants N–H + 1 doublet non liant sur N (octet de N respecté : 4 doublets = 8 électrons).
2. Géométrie
3 doublets liants + 1 doublet non liant autour de N ⟹ géométrie pyramidale.
3. Polarité
1
χ(N) > χ(H) : chaque liaison N–H est polarisée (N porte δ⁻, H porte δ⁺).
La géométrie pyramidale n'est pas symétrique : les liaisons polarisées ne se compensent pas ⟹ NH₃ est polaire.
4. Solubilité dans l'eau
NH₃ (polaire) et H₂O (polaire) ont des polarités proches (« qui se ressemble s'assemble ») ; de plus, le doublet non liant de N permet à NH₃ de former des liaisons hydrogène avec les molécules d'eau — d'où sa très grande solubilité.
✅ Quiz final — tout le chapitre

Q1. Dans le schéma de Lewis d'un ion, le nombre total d'électrons de valence à répartir :

Q2. H₂O a une géométrie coudée car son atome central (O) est entouré de :

Q3. Une liaison entre deux atomes identiques (comme dans O₂) est :

Q4. Parmi les trois interactions responsables de la cohésion des solides, la plus forte est en général :

Q5. On dissout du Na₂SO₄(s) dans l'eau. L'équation de dissolution s'écrit Na₂SO₄(s) → 2 Na⁺(aq) + SO₄²⁻(aq). Si C est la concentration en Na₂SO₄ apporté, alors :

Q6. Pour extraire une espèce apolaire dissoute dans l'eau, on choisit un solvant extracteur :

Q7. Dans une molécule de savon, la partie hydrophile est :

🧠 Carte mentale du chapitre
STRUCTURE DES ENTITÉS ET PROPRIÉTÉS Schéma de Lewis doublets liants / non liants règle de l'octet / duet Géométrie et polarité répulsion des doublets électronégativité, δ+/δ- Cohésion des solides ionique / hydrogène / Van der Waals intensité croissante solvatation, dissolution Solubilité et savons qui se ressemble s'assemble extraction liquide-liquide amphiphile, micelle
📝 Envie de t'entraîner davantage ?

9 exercices dédiés à ce chapitre, avec corrections détaillées.

Voir les 9 exercices →
🎓 Points à retenir pour le bac
Bilan express
Schéma de Lewis : compter les électrons de valence (+1/charge − ; −1/charge +), les répartir en doublets liants et non liants (règle de l'octet, duet pour H).
Géométrie : 2 liants/0 non liant → linéaire ; 4/0 → tétraédrique ; 3/1 → pyramidale ; 2/2 → coudée.
Polarité : une liaison est polarisée si Δχ ≠ 0. La molécule est polaire seulement si la géométrie ne compense pas les liaisons polarisées (CO₂ apolaire malgré des liaisons polarisées ; H₂O, NH₃ polaires).
Cohésion des solides, intensité croissante : Van der Waals < liaison hydrogène < interaction ionique.
Dissolution : concentration de chaque ion = C (concentration apportée) × son coefficient stœchiométrique dans l'équation.
« Qui se ressemble s'assemble » : polaire dissout polaire, apolaire dissout apolaire — base de l'extraction liquide-liquide et de l'action lavante des savons (molécules amphiphiles).

Repères essentiels

Règle de l'octet / duet
8 e⁻ (2 e⁻ pour H)
Géométrie linéaire
2 liants, 0 non liant
Géométrie tétraédrique
4 liants, 0 non liant
Concentration d'un ion
$C_{ion} = coeff \times C$
Interaction dominante
ionique > H > Van der Waals
Amphiphile
lipophile + hydrophile
🚀 Pour aller plus loin…
Expérimental

Visualiser la géométrie avec des modèles moléculaires

Le programme demande explicitement de savoir utiliser des modèles moléculaires ou un logiciel de représentation moléculaire pour visualiser la géométrie d'une entité. Construire soi-même H₂O, NH₃ ou CH₄ avec un kit de boules et bâtonnets (ou un logiciel comme Avogadro) rend la notion de répulsion des doublets beaucoup plus concrète que le schéma plan de Lewis.

Expérimental

Réaliser une extraction liquide-liquide au laboratoire

Avec une ampoule à décanter, extraire un colorant ou un arôme apolaire dissous dans l'eau à l'aide de cyclohexane, exactement selon le principe du simulateur de ce chapitre — l'occasion de mettre en pratique les règles de sécurité vues plus haut.

Histoire des sciences

De Lewis à la théorie VSEPR

Le chimiste américain Gilbert N. Lewis propose sa représentation des doublets d'électrons en 1916. C'est ensuite dans les années 1950-1960 que Ronald Gillespie et Ronald Nyholm formalisent la théorie de la répulsion des doublets (dite VSEPR), qui permet de prévoir systématiquement la géométrie des molécules à partir de leur schéma de Lewis.

Vers le chapitre suivant

Propriétés physico-chimiques, synthèses et combustions d'espèces organiques

Ce chapitre a expliqué, à l'échelle microscopique, pourquoi certaines espèces se dissolvent et d'autres non. Le chapitre suivant applique ces notions à la chimie organique : structure des molécules organiques, synthèse en laboratoire, et conversion de l'énergie stockée dans la matière lors d'une combustion.

🎓 Bilan d'auto-évaluation

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