Dès que la notion d'atome a été proposée, une question a surgi : comment tiennent‑ils ensemble ?

1. Doc. 1 Depuis quand la notion de liaison chimique existe‑t‑elle ? Comment représente-t-on une liaison chimique dans une molécule ?

2. Doc. 2 Donner le nom des règles évoquées par la phrase en gras.

3. Les atomes d'oxygène et d'hydrogène permettent de former une molécule d'eau de formule \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.

3. a. Donner leurs nombres d'électrons de valence.

3. b. La formule de l'eau montre-t-elle tous les électrons de valence ?

3. c. Que doit-on ajouter pour « voir » tous ces électrons ?

4. À quoi correspond l'énergie d'une liaison ? Quelle est son unité ?

Doc. 1
Liaisons entre atomes

Pourquoi les chimistes ont‑ils inventé la notion de liaison chimique ?
Le grec Démocrite, « inventeur » de l'atome à la fin du V^e siècle[...] avant notre ère, les munissait de petits crochets. [...] Avec les progrès de la chimie expérimentale, la complexité de la liaison chimique est apparue clairement : ce ne sont pas n'importe quels atomes qui se lient entre eux, qui réagissent. Par exemple, les réactifs réagissent dans des proportions bien définies : lorsque l'on mélange de l'oxygène et de l'hydrogène et que l'on approche une fl amme, un volume du premier réagit avec deux volumes du second. Ce type d'observations a conduit les chimistes à décrire les molécules selon la formalisation désormais classique : des atomes reliés par des segments de droite, les liaisons.

Cécile Michaut

« La liaison chimique », La Physique en 18 mots‑clés, La recherche, hors‑série n° 1, 2005, Dunod.

Doc. 2
La liaison chimique selon Gilbert Lewis

Comme presque toutes les molécules stables connues à l'époque comportent un nombre pair d'électrons de valence, Lewis postule l'existence de paires électroniques. Les liaisons sont assurées par des paires liantes, mais il existe aussi des paires libres qui n'interviennent pas directement. Pour les former, les atomes mettent en commun, donnent ou reçoivent des électrons. Le but, pour chaque atome, est d'être entouré de huit électrons (sauf l'hydrogène et l'hélium, auxquels deux électrons suffisent).

Cécile Michaut

« La liaison chimique », La Physique en 18 mots‑clés, La recherche, hors‑série n° 1, 2005, Dunod.

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Histoire des sciences

Le modèle de Lewis

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À l'aide du doc. 1, associer en explicitant la démarche les deux schémas proposés par Gilbert Newton Lewis pour les molécules de diiode et de dioxygène. Justifier

Doc. 1
Création du modèle de la liaison covalente

Gilbert Newton Lewis est généralement considéré comme le premier à avoir présenté le premier modèle satisfaisant de la liaison covalente. Ce modèle était basé sur le concept d'atome cubique que Lewis avait établi dès 1902, mais qui ne fut publié qu'en 1916.

Lewis pense alors qu'une liaison covalente consiste en la mise en commun de deux électrons. La notion de doublet d'électrons apparaît. Il imagine un modèle atomique dans lequel les électrons sont placés aux sommets d'un cube. [...]

Le postulat 3 [de cette théorie] est le suivant : l'atome a tendance à posséder le même nombre d'électrons dans son cube externe, huit électrons qui sont répartis symétriquement. [...]

Le postulat 3 se réfère à ce que l'on désigne sous le terme de : règle de l'octet. En fait, la formulation de cette règle est due à Irving Langmuir en 1919.