1.7 : Théorie VSEPR

La théorie de répulsion des paires d'électrons en couche de valence (théorie VSEPR) nous permet de prédire la structure moléculaire autour d'un atome central à partir d'un examen du nombre de liaisons et de paires d'électrons isolées dans sa structure de Lewis. Le modèle VSEPR suppose que les paires d'électrons dans la couche de valence d'un atome central adopteront un arrangement qui minimise les répulsions entre ces paires d'électrons en maximisant la distance qui les sépare. Les électrons de la couche de valence d'un atome central forment soit des paires de liaisons, situées principalement entre les atomes liés, soit des paires isolées.

Deux régions de densité électronique dans une molécule sont orientées linéairement sur les côtés opposés de l’atome central pour minimiser les répulsions. De même, trois groupes électroniques sont disposés dans la géométrie planaire trigonale, quatre groupes électroniques forment un tétraèdre, cinq groupes électroniques préfèrent la géométrie bipyramidale trigonale, tandis que six de ces groupes sont orientés de manière octaédrique.

Il est important de noter que la géométrie des paires d’électrons autour d’un atome central n’est pas toujours la même que sa structure moléculaire. La géométrie des paires d'électrons décrit toutes les régions où les électrons se trouvent dans une molécule, dans les liaisons ainsi que dans les paires isolées. La structure moléculaire décrit l’emplacement des atomes dans une molécule, et non des électrons. Ainsi, la géométrie des paires d’électrons est la même que la structure moléculaire uniquement lorsqu’il n’y a pas de paires d’électrons isolées autour de l’atome central.

Une paire isolée d’électrons occupe un espace plus grand qu’une paire de liaison ; en effet, une paire isolée est liée à un seul noyau, alors qu'un groupe électronique de liaison est partagé par deux noyaux. Ainsi, les répulsions paire isolée–paire isolée sont supérieures aux répulsions paire isolée–paire de liaison et aux répulsions paire de liaison–paire de liaison.

Selon la théorie VSEPR, les emplacements terminaux des atomes sont équivalents dans les géométries de paires d'électrons linéaires, trigonales, tétraédriques et octaédriques. Ainsi, n'importe laquelle des positions peut être occupée par un seul couple isolé. Dans la géométrie bipyramidale trigonale, les deux positions axiales sont toutefois distinctes des trois positions équatoriales. Ici, la position équatoriale offre plus d'espace disponible en raison des angles de liaison de 120° et est préférée par les paires libres plus grandes. De même, lorsque deux paires isolées et quatre paires de liaisons sont disposées de manière octaédrique autour d'un atome central, les deux paires isolées sont distantes de 180°, ce qui donne une structure moléculaire planaire carrée.

 Ce texte a été adapté de  Openstax, Chimie 2e, Section 7.6 Structure moléculaire et polarité.