Qu'est-ce que la géométrie moléculaire?
La géométrie moléculaire est un terme décrivant la forme tridimensionnelle d'une molécule, étant donné le nombre de paires isolées et d'atomes liés entourant un atome central. Toutes les paires isolées - paires d'électrons non liées - sont utilisées pour déterminer la géométrie de la paire d'électrons et doivent être prises en compte dans la forme de la molécule en raison de leur action répulsive sur les paires d'électrons liées. Cette répulsion entre électrons influe sur les angles entre les atomes liés et les paires isolées entourant l’atome central. Ces angles, plutôt que le nombre d'atomes liés à l'atome central, définissent la géométrie moléculaire des molécules liées par covalence. Des graphiques comparant la géométrie des paires d'électrons et la géométrie moléculaire sont couramment utilisés pour montrer les effets des paires isolées sur la forme de la molécule, car les molécules sans paires isolées ont la même géométrie moléculaire et la paire d'électrons.
Une théorie simple sur le comportement des électrons est utilisée pour prédire la forme d'une molécule. La théorie de la répulsion de paires d'électrons coquille de valence (VSEPR) stipule que les paires d'électrons de valence liées et solitaires se positionneront aussi loin que possible l'une de l'autre. En utilisant cette théorie, la forme géométrique de composés moléculaires simples peut être déterminée avec précision. D'autres méthodes, telles que la cristallographie aux rayons X, sont nécessaires pour décrire la forme de molécules organiques complexes, notamment du matériel génétique et des protéines.
La molécule la plus simple a un atome central auquel sont liés deux atomes supplémentaires. Selon la théorie VSEPR, les deux atomes liés se positionneront aussi éloignés l'un de l'autre que possible, ce qui donnera une forme moléculaire linéaire. Les angles entre les liaisons sont de 180 degrés. Les molécules liées par covalence avec trois atomes entourant un atome central et aucune paire isolée n'ont une forme planaire trigonale. Cette molécule a des angles de 120 degrés entre les trois atomes attachés et se situe à plat dans un seul plan.
Afin de positionner chaque atome lié aussi loin que possible les uns des autres, une molécule à quatre atomes entourant un atome central et sans paires isolées a une forme tétraédrique. Chaque angle de liaison est de 109,5 degrés, formant un tétraèdre avec l’atome central à l’intérieur. De la même manière, avec chaque atome supplémentaire lié à l'atome central, la forme change lorsque les atomes liés s'éloignent les uns des autres. Avec la présence de paires isolées, la géométrie moléculaire de l'atome change, car la paire isolée exerce également une répulsion. Une molécule à trois atomes et une paire isolée entourant un atome central aura une forme pyramidale trigonale, l’atome central se trouvant en haut de la pyramide et les trois atomes attachés poussés par la paire isolée dans une position située au-dessous de l’atome central.