Représentation des molécules par une formule développée

Objectif : Savoir retrouver le modèle développée de quelques molécules simples :
H₂, Cl₂, HCl, CH₄, NH₃, H₂O, C₂H₆, O₂, N₂, C₂H₄, CO₂.

1. Définition

Une formule développée, est une formule qui renseigne sur l'arrangement des atomes composant une molécule. C'est une représentation à plat qui ne peut pas donner la position réelle dans l'espace, mais seulement informer quel atome est lié à un autre.

Chaque liaison covalente apparaît sous la forme d'un tiret représentant une paire d'électrons.
Les atomes sont représentés par leur symbole chimique.

Exemple de formule développée : Molécule d'alanine

2. Construction de quelques molécules simples

2.1. Dihydrogène (H₂)

L'atome d'hydrogène ne possède qu'un électron. En s'associant avec un autre atome d'hydrogène, ils vont se partager 2 électrons et devenir stable (règle du duet).
La formule développée du dihydrogène s'écrit donc :  

Pour gagner du temps, il suffit de se rappeler que l'atome d'hydrogène ne fait qu'une liaison.

2.2. Dichlore (Cl₂)

L'atome de chlore possède 17 électrons, mais seulement 7 sur sa couche externe [Cl : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵] En s'associant avec un autre atome de chlore, ils vont se partager 2 électrons et devenir stable (règle de l'octet).
La formule développée du dichlore s'écrit donc :  

Il suffit encore de se rappeler que l'atome de chlore ne fait qu'une liaison.

2.3 Chlorure d'hydrogène (HCl)

La mise en commun d'une paire d'électrons permet ici de respecter 2 règles : A gauche avec deux électrons, l'hydrogène respecte la règle du duet. A droite avec un total de huit électrons, le chlore respecte la règle de l'octet. La formule développée du chlorure d'hydrogène s'écrit donc :  

Ici encore, l'atome d'hydrogène, mais aussi l'atome de chlore, ne font qu'une liaison.

Exercice 1 : En utilisant un raisonnement simplifié, c'est à dire, en vous souvenant que le carbone fait 4 liaisons, l'azote 3, l'oxygène 2, et l'hydrogène 1, construire les formules développées du méthane (CH₄), de l'ammoniac (NH₃), et de l'eau (H₂O).

2.4. Ethane (C₂H₆)

Lorsqu'une molécule comporte plusieurs atomes de carbone, la régle générale nous indique de commencer par assembler ces carbones entre-eux pour former ce qu'on appelle "une chaine carbonée", ou encore le squelette de la molécule. Avec uniquement deux carbones, il reste 3 liaisons disponibles sur chaque, ce qui permet de relier les 6 atomes d'hydrogène restant.

2.5. Dioxygène (0₂)

la structure électronique du dioxygène est 1s² 2s² 2p⁴, ce qui montre qu'il manque deux électrons pour complèter la dernière couche (règle de l'octet). l'atome d'oxygène doit donc "emprunter" deux électrons à son voisin. Il se crée alors deux paires, donc deux liaisons covalentes entre ces deux atomes. On peut aussi se rappeler que l'oxygène fait deux liaisons, d'où la formule développée du dioxygène :

2.6 Diazote (N₂)

Exercice 2 : Le diazote est formé de 2 atomes d'azote dont la structure électronique de l'atome est 1s² 2s² 2p³. Sauriez vous écrire la formule développée du diazote pour que la dernière couche respecte la règle de l'octet ?

2.7. Ethène ou éthylène (C₂H₄)

Si nous plaçons 2 atomes d'hydrogène par carbone, c'est à dire la totalité des atomes d'hydrogène, nous voyons qu'il reste encore 2 liaisons libres par atome de carbone. Par conséquent les atomes de carbone sont liés ensemble par deux liaisons covalentes, et la formule développée s'écrit alors :

2.8. Dioxyde de carbone (CO₂)

Exercice 3 : A l'aide de toutes les informations précédentes, écrire la formule développée du dioxyde de carbone.