Quel est le nombre stérique ?

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Le nombre stérique est associé à un modèle qui prédit la forme des molécules polyatomiques ou des ions ; la théorie de la répulsion des paires d’électrons de la couche de valence (VREPEV) . Le modèle est basé sur la répulsion électrostatique autour de l’atome des paires d’électrons de valence. L’hypothèse de base du modèle est que ces électrons se repoussent, ils sont donc disposés dans l’espace de telle manière que la répulsion est minimisée, et de cette manière la géométrie de la molécule est définie. Le nombre de paires d’électrons de valence autour de l’atome, à la fois ceux qui partagent une liaison et ceux qui ne le font pas, est appelé le nombre stérique.

Le modèle atomique TRePEV est une alternative à la théorie des liaisons de valence, qui aborde la question en déterminant des orbitales énergétiquement accessibles pour former des liaisons, et aussi à la théorie des orbitales moléculaires, qui étudie la formation des orbitales moléculaires pour déterminer comment les atomes se combinent pour former des molécules polyatomiques ou des ions. . Le modèle TRePEV est limité, puisqu’il s’agit d’une théorie qualitative et non quantitative, limitée à l’obtention de géométries moléculaires. D’autre part, TRePEV ne décrit pas correctement de nombreuses structures de composés de métaux de transition, dont la valence est attribuable à l’interaction des électrons d de la couche d’électrons avec des ligands plus éloignés de la gamme des paires d’électrons non liés.

Calcul du nombre stérique

Le nombre stérique est calculé comme la somme des paires d’électrons non liés à l’atome central, plus le nombre d’atomes liés à l’atome central . Voyons quelques exemples :

  • Dans le cas du méthane (CH 4 ), l’atome de carbone, qui est l’atome central, est lié à quatre atomes d’hydrogène, et il n’y a pas de couple d’électrons qui ne soit lié ; par conséquent, le nombre stérique est 4. L’arrangement géométrique est tétraédrique, car il y a quatre paires d’électrons liés. Les quatre atomes d’hydrogène sont positionnés aux sommets d’un tétraèdre et l’angle de liaison est de 109,5º. C’est une molécule de type AB 4 , où l’atome central est A et la lettre B représente les autres atomes.
  • L’ammoniac (NH 3 ) a également un nombre stérique de 4, résultant de la liaison de l’atome d’azote, l’atome central, avec trois atomes d’hydrogène, laissant une paire d’électrons non liés. La nomenclature générale est AB 3E, où E représente la seule paire d’électrons. Dans ce cas, la seule paire d’électrons n’est pas attachée à un autre atome, mais affecte la géométrie en raison de la répulsion électrostatique qu’elle génère. Comme dans le cas du méthane, il existe quatre régions de densité électronique et, par conséquent, l’orientation générale est tétraédrique. Mais il n’y a que trois atomes attachés à l’atome central, donc la géométrie est celle d’une pyramide à base triangulaire. La géométrie de la molécule est déterminée par la relation des atomes, bien que les paires d’électrons isolées jouent un rôle. Cette influence détermine que, bien que l’angle de liaison HCH soit déterminé à 109,5º, dans le cas de l’ammoniac, l’angle de liaison HNH est plus petit.
  • Deux autres cas typiques sont la molécule d’eau et la molécule de dioxyde de carbone. L’eau (H 2 O) a de l’oxygène comme atome central auquel sont attachés deux atomes d’hydrogène. L’oxygène a également deux paires d’électrons isolées, donc le nombre stérique de l’eau est de 4. Dans le cas du dioxyde de carbone (CO 2 ) , il existe deux groupes de doubles liaisons entre le carbone et l’oxygène, ne laissant aucune paire d’électrons libres ; donc, en nombre stérique, c’est 2.

Le tableau suivant montre la géométrie de différents types de molécules, tandis que la figure suivante montre la distribution électronique et la distribution géométrique des molécules de type AB 2 E 2 telles que l’eau et les molécules de type AB 3 E 1 telles que l’ammoniac.

Type de molécule Forme exemples
AB 1 Entrée _ molécule diatomique HF, O2
AB 2 E 0 Linéaire BeCl2 , HgCl2 , CO2 _
AB 2 E 1 Angulaire NON 2 , SO 2 , O 3
AB 2 E 2 Angulaire H2O , OF2 _
AB 2 E 3 Linéaire XeF 2 , I 3
AB 3 E 0 plat triangulaire BF 3 , CO 3 2- , NO 3 , SO 3
AB 3 E 1 pyramide à base triangulaire NH3 , PCl3 _
AB 3 E 2 en forme de T ClF3 , BrF3 _
AB 4 E 0 tétraédrique CH 4 , PO 4 3- , SO 4 2-,ClO 4
AB 4 E 1 Bascule sf4 _
AB 4 E 2 carré plat XeF 4
AB 5 E 0 à base triangulaire bipyramidale PCI 5
AB 5 E 1 pyramide à base carrée ClF5 , BrF5 _
AB 5 E 2 pentagone plat XeF 5
AB 6 E 0 octaédrique SF6 _
AB 6 E 1 pyramide à base pentagonale XeOF 5 , IOF 5 2-
AB 7 E 0 Base pentagonale bipyramidale SI 7
Répartition des électrons, y compris les paires isolées d'électrons en jaune (à gauche) et la géométrie, à l'exclusion des paires isolées (à droite), des molécules de type AB2E2 comme l'eau (figures du haut), et des molécules de type AB3E1 comme l'eau et l'ammoniac (figures du bas).
Répartition des électrons, y compris les paires isolées d’électrons en jaune (à gauche) et la géométrie, à l’exclusion des paires isolées (à droite), des molécules de type AB2E2 comme l’eau (figures du haut), et des molécules de type AB3E1 comme l’eau et l’ammoniac (figures du bas).

Fontaine

Stephen Stocker. Chimie générale, organique et biologique. Apprentissage Cengage, 2009.

https://westendchronicle.com/en/texts/9002-how-to-calculate-a-steric-number

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Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

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