Quelle est la formule structurelle?
La formule structurelle d'un composé chimique est une représentation visuelle qui montre comment les atomes de ce composé sont liés. Il est souvent plus utile que la formule moléculaire, qui indique les atomes et leurs quantités mais pas leur disposition dans l’espace. Par exemple, la formule moléculaire de l'eau, H2O, montre qu'il y a deux atomes d'hydrogène (H) et un atome d'oxygène (O) dans la molécule, mais ne montre pas comment ils sont arrangés ou liés. Il existe plusieurs types de formules structurelles, notamment le diagramme de points d'électrons, la formule structurelle de liaison de ligne, la formule structurelle condensée et la formule structurelle de squelette.
Les atomes se lient souvent les uns aux autres en partageant une paire d'électrons, formant une liaison covalente. Ils peuvent également former une double liaison dans laquelle quatre électrons sont partagés au lieu de deux. Dans certains cas, tous les électrons ne sont pas partagés entre des atomes d’un composé. Ces paires d'électrons lâches sont appelées paires isolées. La formule structurelle d'un composé chimique représente visuellement chacun de ces différents composants par le biais d'un système de points ou de lignes.
Dans un diagramme de points d'électrons, tous les électrons extérieurs ou de valence disponibles pour la liaison sont représentés par des points autour du symbole chimique de l'atome. Un atome d'oxygène ayant six électrons dans sa couche de valence, il serait donc représenté par un 0 entouré de six points - deux en haut et en bas et un de chaque côté. Lorsque l'oxygène se lie à deux molécules d'hydrogène pour former de l'eau, les électrons de l'hydrogène sont partagés en liaisons covalentes. Comme chaque hydrogène a un électron de valence, le nouveau diagramme de points d'électrons apparaît sous la forme d'un O central, entouré de huit points, deux sur chacun des quatre côtés, et un H à gauche et à droite, indiquant que ces atomes sont liés par covalence.
Une formule structurelle de liaison linéaire remplace les liaisons covalentes par des lignes droites et les doubles liaisons par un ensemble de lignes parallèles. La formule de liaison linéaire de l'eau apparaîtrait sous la forme H — O — H, avec les paires d'électrons uniques représentées par des points, deux au-dessus et deux au-dessous de l'O. Ce type de formule s'appelle également une structure de Lewis. Parfois, des paires isolées sont omises du diagramme liaison de lignes pour des raisons de commodité.
Les formules structurelles condensées sont utiles pour les molécules complexes qui prendraient trop de place si toutes les liaisons étaient montrées. Dans ce type de formule, certains atomes sont regroupés et seules les liaisons essentielles sont tracées. Puisque les atomes se lient de manière prévisible en fonction de leurs électrons de valence, certaines liaisons peuvent être omises lors de la description de la structure de la molécule.
La formule squelettique va encore plus loin et supprime tous les atomes de carbone et d'hydrogène, affichant uniquement les symboles chimiques d'autres groupes liés par une ligne à une structure de lignes en zigzag. Ce type de formule est souvent pratique en chimie organique, où les molécules contenant des chaînes répétitives d'atomes de carbone et d'hydrogène sont courantes. Dans une formule squelettique, chaque carbone est représenté par un angle dans la ligne. Si deux lignes partent de cet angle, on suppose que deux atomes d'hydrogène sont liés au carbone. L'extrémité blanche de la ligne indique un carbone lié à trois atomes d'hydrogène.