- Nous aborderons ici les principales caractéristiques des molécules organiques, telles que les groupes fonctionnels.
- Nous aborderons ensuite l'arrangement électronique des éléments impliqués dans les molécules organiques.
- Nous verrons ce que sont les structures de Lewis et comment les dessiner.
- Enfin, nous verrons comment les structures squelettiques des molécules organiques peuvent nous aider à représenter des molécules 3D en 2D.
Caractéristiques des structures des molécules organiques
Nous aborderons ici certaines caractéristiques qui reviennent souvent dans les structures des molécules organiques.
Le plus souvent, les caractéristiques les plus récurrentes dans les molécules organiques sont les groupes fonctionnels. Ici, nous allons aborder quelques groupes fonctionnels et voir comment leur structure influe sur la forme des molécules organiques.
Groupe fonctionnel : un groupe d'éléments dans un arrangement particulier qui donne des propriétés physiques et chimiques spécifiques aux molécules.
Les types de groupes fonctionnels organiques les plus courants que tu rencontreras sont les alcools et les groupes carbonyles. Ces groupes reposent sur l'incorporation d'oxygène dans les molécules organiques.
Rappelle-toi que les molécules organiques ont une colonne vertébrale en carbone.
Lesalcools sont un groupe de composés qui possèdent un groupe hydroxyle(-OH) à l'extrémité de la chaîne organique. Ils ont un suffixe de -ol à la fin du nom IUPAC de la chaîne la plus longue du composé organique.
D'autre part, les groupes fonctionnels carbonyles se trouvent dans les acides carboxyliques, les cétones et les aldéhydes. Les acides carboxyliques possèdent une double liaison entre le carbone et l'oxygène et un groupe hydroxyle à l'extrémité de la chaîne carbonée(-COOH). Cela les distingue des aldéhydes, qui ont juste une double liaison carbone-oxygène à l'extrémité des chaînes de carbone, et des cétones, qui ont une double liaison carbone-oxygène au milieu de la chaîne de carbone.
Les esters et les éthers sont d'autres groupes fonctionnels qui comprennent de l'oxygène.
Leséthers sont définis par un atome d'oxygène au milieu de la chaîne de carbone.
Lesesters sont définis par un oxygène dans la chaîne de carbone et une double liaison oxygène sur le carbone adjacent après l'oxygène.
Tu peux imaginer les esters comme une combinaison d'un éther et d'une cétone.
En outre, il existe des groupes fonctionnels structurels. Ils sont liés à la structure même du squelette du carbone et comprennent les alcanes, les alcènes et les alcynes. Les alcanes sont les plus simples, car ils sont constitués d'un squelette dont les atomes de carbone ne sont reliés que par des liaisons simples. Les alcènes ont au moins une double liaison entre les atomes de carbone, tandis que les alcynes ont une triple liaison dans leur structure.
Parmi les autres groupes fonctionnels qui peuvent caractériser les molécules organiques, on peut citer l'incorporation d'autres éléments, tels que le soufre pour créer des thiols, ou l'azote pour créer des amines et des amides.
Pour plus d'informations sur les groupes fonctionnels, en particulier sur leurs structures, jette un coup d'œil à notre article sur les groupes fonctionnels !
Structure des molécules et des composés organiques
La structure des molécules organiques repose sur la composition globale de la molécule, ce qui implique de rassembler tous les différents modèles de la structure. Cela inclut la structure électronique, les structures électroniques du point de Lewis et la structure squelettique pour comprendre la forme que peuvent prendre les molécules organiques.
Ci-dessous, nous allons passer en revue chacune de ces façons d'examiner la structure des molécules et des composés organiques afin d'élucider leur forme.
Structure électronique des molécules organiques
La structure électronique des molécules organiques correspond à la disposition des électrons à l'intérieur des atomes. L'arrangement électronique des atomes déterminera le nombre d'électrons de valence présents, ce qui sera très crucial pour la détermination de la structure, par exemple par le biais des structures de Lewis et de la liaison.
L'arrangement électronique des molécules organiques est assez simple, car la chimie organique repose sur des éléments présents au début du tableau périodique. Il s'agit notamment des éléments qui vont jusqu'au numéro atomique 22. La disposition des électrons entre les coques de ces atomes est très structurée et périodique, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de valeurs aberrantes dans la tendance générale du remplissage des coques électroniques.
Les règles clés de l'arrangement électronique des éléments impliqués dans les molécules organiques sont :
maximum de 2 électrons dans la première enveloppe
maximum de 8 électrons dans la deuxième enveloppe
maximum de 8 électrons dans la troisième enveloppe
À l'aide de ces règles, tu peux déterminer l'arrangement électronique des éléments impliqués dans les molécules organiques en connaissant le numéro atomique.
Lenuméro atomique d icte le nombre de protons dans le noyau de l'élément, ce qui indique le nombre d'électrons dans la forme non ionique de l'élément.
Après avoir déterminé l'arrangement électronique, tu connaîtras le nombre d'électrons de valence.
Les électronsde val ence sont les électrons de l'enveloppe la plus externe de l'atome.
Tu peux aussi trouver les électrons de valence d'un atome grâce à son numéro de groupe.
Avec ces informations, tu peux créer des diagrammes électroniques pour les éléments impliqués dans les molécules organiques. Plus important encore, tu peux assembler différentes structures électroniques pour former des structures de Lewis et déterminer la forme des molécules organiques.
Structure de Lewis des molécules organiques
Nous allons voir ici ce que sont les structures de Lewis et comment tu peux créer des structures de Lewis de molécules pour interpréter la forme des molécules organiques.
Lesstructures de Lewis sont des structures qui s'appuient sur la structure électronique des molécules organiques. Elles décrivent la disposition des électrons dans les molécules liées, en particulier la façon dont les électrons sont partagés entre les atomes pour créer des liaisons spécifiques.
Dessiner des structures de Lewis
Comment dessiner la structure deLewis d'une molécule organique?
Voici quelques règles de base qui s'appliquent au dessin des structures de Lewis : les électrons, généralement des électrons de valence, sont représentés par des points ou des croix. Ils sont disposés autour de l'atome, représenté par le symbole élémentaire de l'atome dans le tableau périodique. Ensuite, les paires solitaires d'électrons peuvent également être représentées par des lignes au lieu de deux points. Ces lignes suivent la forme de l'atome plutôt que de s'éloigner du centre de l'atome.
Tout d'abord, tu commences par ton atome central et tu détermines le nombre d'électrons de valence présents. Représente les électrons de valence sous forme de points autour du symbole de l'atome.
Deuxièmement, détermine les autres atomes impliqués dans la molécule organique que tu essayes de représenter, et détermine leurs électrons de valence. Plus important encore, tu peux deviner comment les électrons sont partagés entre deux atomes lorsque tous les électrons de valence sont représentés. Relie différents atomes en montrant qu'ils partagent des électrons.
Enfin, lorsqu'il y a une paire d'électrons, qu'il s'agisse d'une paire liée ou d'une paire d 'électrons solitaires, représente-la par une ligne. Un trait qui va d'un élément à l'autre est représentatif d'une liaison. Si plus d'une paire d'électrons est partagée entre deux atomes, par exemple deux paires ou trois, trace deux ou trois lignes pour représenter uneliaison double outriple. Lorsqu'il y a une paire d'électrons solitaire, elle est représentée par deux points l'un à côté de l'autre.
Jette un coup d'œil au graphique ci-dessous pour mieux comprendre comment dessiner les structures de Lewis.
Dans les molécules qui ont une charge, celle-ci est répartie entre toute la molécule. Tu dois donc mettre des crochets autour de toute la structure de Lewis et indiquer la charge en dehors des crochets en conséquence.
Utilisations des structures de Lewis
Pourquoi les structures de Lewis sont-elles utiles ? Elles sont très utiles pour déterminer la forme des molécules organiques.
Les structures deLewis peuvent surtout montrer clairement deux choses : la quantité de paires d'électrons liés et de paires d'électrons solitaires. Elles permettent de déterminer le nombre de domaines électroniques présents autour de chaque atome impliqué dans la structure organique, et donc de déterminer la structure de l'ensemble de la molécule. Pour ce faire, on peut interpréter la structure à l'aide de la théorie VSEPR ou des structures squelettiques.
Structure squelettique des molécules organiques
Nous aborderons ici la façon dont la structure squelettique des molécules organiques est une représentation de la forme des molécules organiques.
Le squelette des molécules organiques est une représentation en 2D des molécules organiques, dessinée par des bâtons pour les liaisons, où les sommets représentent les atomes d'une molécule.
Ainsi, la forme des molécules organiques en 3D est souvent difficile à représenter dans un espace 2D. C'est ainsi que les structures squelettiques peuvent t'aider.
Lesstructures squelettiques des molécules organiques reposent sur des arrangements de bâtonnets de composés. Chaque ligne d'un schéma squelettique représente une liaison, de sorte qu'une liaison simple est représentée par une ligne, une liaison double par deux lignes et une liaison triple par trois lignes.
Ces liaisons peuvent s'assembler pour former des structures complexes qui ne reposent pas uniquement sur les interactions carbone-carbone. Même si la vie est basée sur la chimie du carbone, elle comprend beaucoup plus d'éléments que le seul carbone. Les atomes de carbone sont représentés comme les sommets des structures squelettiques, ce qui signifie qu'ils sont le point où deux lignes se rencontrent pour former un angle.
Les liaisons dans les structures squelettiques
Dans les structures squelettiques, tu rencontreras trois types de liaisons ou de représentations de liaisons. Il s'agit d'une ligne droite, d'un coin en pointillés ou d'un coin plein (rempli).
Tu trouveras ci-dessous la signification de ces liaisons :
Lignes pleines : une liaison à l'intérieur du plan de la représentation 2D.
Cale en pointillé : la liaison s'étend sous le plan (loin de l'observateur).
Cale pleine : la liaison s'étend au-dessus du lieu (plus près de l'observateur).
Voici un exemple de démonstration :
Structure squelettique de l'éthanol. Source : Wikimedia Commons / Domaine public
As-tu remarqué que les deux hydrogènes qui ont chacun un coin en pointillé ou solide se trouvent au-dessus ou au-dessous du plan de la représentation en 2D ? C'est une façon de montrer la forme tétraédrique des liaisons de carbone, car le carbone est hybridé de cette façon.
Dans la structure ci-dessus, le coin plein représente la liaison qui sort du papier, en direction du lecteur, tandis que le coin en pointillé représente la liaison qui se trouve derrière le papier et qui s'éloigne donc du lecteur.
Habituellement, dans les diagrammes de squelette, l'angle entre deux lignes au niveau du carbone sera de 120° pour représenter l'arrangement tétraédrique en 3D des atomes de carbone.
Les autres atomes, comme l'hydrogène, l'azote, le soufre et le phosphore, ainsi que tous les autres éléments qui apparaissent dans la chimie organique et les molécules de la vie sont représentés par le symbole de l'élément à l'extrémité d'une ligne ou à l'angle où deux lignes se rencontrent. De cette façon, nous pouvons inclure la complexité dans nos structures et utiliser les diagrammes de squelette pour représenter n'importe quelle molécule organique à des fins de chimie.
Une petite remarque concernant l'hydrogène dans les structures squelettiques organiques est que l'hydrogène n'est généralement pas représenté à moins qu'il ne se trouve à l'extrémité des chaînes. En effet, on suppose que l'hydrogène est présent pour assurer la liaison entre les atomes de carbone.
Structure des molécules organiques - Principaux enseignements
- Tu as appris ici les caractéristiques récurrentes des molécules organiques, qui sont les groupes fonctionnels.
- Nous avons également abordé la façon dont l'arrangement électronique des atomes détermine le nombre d'électrons de valence et donc les propriétés de liaison des éléments.
- Nous avons vu comment les éléments s'unissent en partageant des électrons, ce que tu peux représenter par des structures de Lewis.
- Enfin, nous avons abordé l'utilisation des structures squelettiques pour montrer grossièrement la forme 2D des molécules organiques complexes.
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