Dans notre précédent article sur les atomes, nous avons pu aborder les différentes parties de l’atome, avec notamment la présentation des électrons. Loin de se limiter au simple équilibre électrique des atomes, les électrons vont avoir un rôle essentiel dans la création d’association d’atomes, identiques ou non. En effet, deux atomes vont pouvoir chacun partager un électron pour créer une liaison et ainsi s’associer pour créer une « molécule ».

Electrons et valence: duet ou octet ?

Avant d’aller plus loin, il est important de revenir sur une notion important en chimie : la valence d’un atome. Simplement, les atomes vont chercher à se lier pour pouvoir atteindre une stabilité propre aux Gaz nobles (dernière colonne à droite du Tableau de Mendeleiev), dont la couche extérieure d’électrons est saturée. De fait, ces Gaz sont très peu réactifs et très stables, ce qui explique par exemple leur utilisation des toutes les applications où les réactions chimiques sont indésirables.

Exemple de couches d’électrons

Pour pouvoir atteindre cette stabilité, les atomes avec un numéro atomique supérieur à 4 vont chercher à se combiner pour avoir, à la fin, 8 électrons dans leur dernière couche extérieure (aussi appelée couche de valence). Il s’agit de la règle de l’octet (terme tiré du nombre 8). Et pour les atomes avec un numéro atomique inférieur à 4, ils vont chercher à avoir 2 électrons pour obtenir la même couche de valence que l’Helium – c’est la règle du duet.

Les électrons de cette couche extérieure d’un atome, qui ne seront pas liés à d’autres atomes, vont former des doublets non liants.

Pour la règle de l’octet dans le CO2, il suffit de compter les électrons autour de chaque atome : 2 doublets non liants sur chaque atome d’Oxygène, et deux doubles liaisons entre les C et les O.

Liaison : simple, double ou triple ?

Ainsi, les électrons de la couche extérieure des atomes vont chercher à se lier pour assurer la stabilité globale de l’atome. Pour ce faire, un électron d’un atome peut se lier à l’électron d’un autre atome pour créer un doublet d’électron, liant ainsi les deux atomes. On parle ici de liaison covalente (de deux électrons issus de la couche de valence).

En fonction du nombre d’électrons disponibles sur cette couche de valence, une seule liaison peut ne pas suffire pour atteindre les 8 électrons nécessaires à la stabilité de l’ensemble. Ainsi, il peut exister jusqu’à 4 liaisons en même temps entre deux atomes, même s’il est beaucoup plus courant pour un atome d’être entouré de 4 liaisons simples avec 4 atomes.

Ecriture d’une molécule

Pour écrire la formule d’une molécule, il existe trois types d’écritures de base : la formule brute, la formule semi-développée et la formule développée.

La formule brute est l’écriture la plus simple de la formule d’une molécule : il s’agit de compter le nombre d’atomes identiques, et d’indiquer ce nombre à côté du symbole. Par exemple, la formule brute du propane est C3H8 – trois atomes de carbone et huit atomes d’hydrogène.

La formule semi-développée est l’écriture plus détaillée d’une formule d’une molécule, où apparait les atomes « principaux » de la molécule. Souvent, les liaisons entre l’hydrogène et le carbone ne sont pas indiquées pour cette formule. Pour continuer l’exemple précédent, la formule semi-développée du propane sera : CH3-CH2-CH3

La formule développée va écrire l’ensemble des liaisons, y compris les liaisons hydrogène-carbone. Pour la formule développée du propane :

Toutefois, pour aller plus loin et voir l’organisation des liaisons covalentes et des doublets d’électrons non liants, les chimistes ont un type de formule plus détaillé : créée par le chimiste Gilbert Lewis, la formule de Lewis d’une molécule indique l’ensemble de ces liaisons au sein d’une molécule.

Par exemple, voici la formule de Lewis de l’Acide Sulfurique (H2SO4) :

On peut voir que les atomes d’oxygène ont donc chacun deux doublets non liants

Maintenant que nous savons les écrire, nous découvrirons dans notre prochain article comment les nommer !