Science et technologie s1128

La notation de Lewis

La notation de Lewis est un modèle de l’atome représentant les électrons de valence. Il permet de mieux comprendre les liens qui unissent les atomes dans une molécule

Pour représenter la notation de Lewis, il faut représenter:

  • le symbole chimique de l’atome afin de savoir de quel élément il est question. 

  • les électrons de valence de l’atome, c'est-à-dire les électrons que l’atome possède sur sa dernière couche électronique. 

Puisque seuls les électrons de valence entrent en relation avec les atomes voisins pour former des liaisons, il est inutile de représenter les électrons des premières couches dans le cas d’une liaison chimique.

Pour bien dessiner la notation de Lewis, on doit d’abord savoir qu’un atome ne peut jamais avoir plus de huit électrons sur sa dernière couche et donc, on ne pourra en aucun cas dessiner plus de huit électrons sur le modèle.

Pour ce faire, comme représenté sur l’atome « X » quelconque qui se trouve ci-dessous, il faut imaginer une boîte qui entoure le symbole chimique.

 
La boîte autour de l’atome « X » est imaginaire et ne doit jamais être dessinée.  Elle est utilisée seulement pour mieux comprendre la disposition des électrons.

Les électrons de valence

  Les électrons de valence sont les électrons que possède un atome sur sa dernière couche électronique.

Ce sont ces électrons qui peuvent former des liaisons pour créer des molécules.

Le bore (B), qui fait partie de la famille III (3), a trois électrons de valence.
L’argon (Ar), qui fait partie de la famille VIII (8), a huit électrons de valence.
Même si l’hydrogène ne fait pas partie de la famille des alcalins, il possède tout de même un seul électron de valence.

Il existe une exception à cette règle : l’hélium (He), qui fait partie de la famille VIII (8), n’a que 2 électrons de valence.

Les règles dans la notation de Lewis

Il faut ensuite connaître le nombre d’électrons de valence de l’atome. Par la suite, il faudra placer les électrons sur les côtés de la boîte selon les règles suivantes :

  1. Il ne peut y avoir plus de deux électrons par côté.

  2. On doit placer au moins un électron par côté avant de placer un deuxième électron sur un même côté. C’est comme lorsqu'on distribue des cartes autour d’une table: on en donne une à chacun avant d’en donner une deuxième.

Voici la représentation selon le modèle de Lewis des atomes de la deuxième période (ligne horizontale) du tableau périodique.

​Alcalins ​Alcalino-terreux ​Famille du bore
​Famille du carbone
​Famille de l'azote
​Famille de l'oxygène
Halogènes
​Gaz rares
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On remarque que les boîtes imaginaires n’ont pas été tracées.  De plus, lorsque l’on dessine les premiers électrons de valence, il est possible de les placer sur n’importe quel côté pourvu qu’on respecte les deux règles de Lewis.


Les doublets d’électrons et la possibilité de liaisons

Un électron célibataire est un électron qui est seul sur un côté du symbole de l'élément.
Un doublet d’électrons représente une paire d'électrons situés sur un même côté du symbole de l'élément.

Les électrons célibataires sont les électrons qui pourront former des liens chimiques avec les atomes voisins. Un atome possède autant de possibilités de liaisons qu’il possède d’électrons célibataires. Au contraire, les électrons placés en doublets ne formeront jamais de liaisons chimiques avec d’autres atomes.

L'azote possède un doublet d'électrons et trois électrons célibataires, ce qui signifie que l'azote peut former trois liaisons avec d'autres atomes.
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L'exception et les erreurs fréquentes avec la notation de Lewis

Il existe une importante exception à la notation de Lewis, soit l’atome d’hélium.  En effet, l’hélium est un gaz inerte qui ne peut participer à aucune réaction chimique.  C’est pourquoi il faut placer ses électrons en doublet, tel qu'indiqué sur le schéma ci-dessous.

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Voici deux exemples d’erreurs fréquentes qui ne doivent pas être faites lorsque la notation de Lewis est dessinée pour différents atomes.

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Dans le cas #1, deux électrons ont été placés sur le même côté avant qu’un électron soit placé sur chaque côté. 

Dans le cas #2, la boîte imaginaire n'a pas été respectée lorsque l'on a disposé les électrons.

Les liaisons ioniques et la notation de Lewis

Dans le cas d’une liaison ionique, le transfert de l’électron ou des électrons est représenté par une flèche.  L’électron doit toujours partir du donneur (le métal) et se diriger vers le receveur (non-métal).

Pour former les liaisons entre l'aluminium et le fluor, il faut représenter les atomes d'aluminium et de fluor avec la notation de Lewis et ajouter des flèches pour illustrer le transfert d'électrons.
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L’atome d’aluminium s’est débarrassé de ses trois électrons, alors que chacun des atomes de fluor a réussi à combler sa dernière couche électronique en recevant un huitième électron de valence.

Les liaisons covalentes et la notation de Lewis

Dans le cas d’une liaison covalente, des cercles seront utilisés pour associer les électrons qui seront partagés dans la liaison, comme l'illustre le schéma ci-dessous.

Pour former les liaisons entre le carbone et l'oxygène, il faut représenter les atomes de carbone et d'oxygène avec la notation de Lewis et ajouter des cercles pour illustrer le partage d'électrons.
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Il est à noter que, dans cette molécule, deux liaisons unissent l’atome de carbone à chacun des atomes d’oxygène.

La liaison ionique et la liaison covalente sont expliquées en détail dans la fiche sur la nature de la liaison.

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Les exercices
Les références