Notion
La théorie VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion, méthode de Gillespie) prévoit la géométrie d'une molécule autour d'un atome central A à partir de la minimisation des répulsions électrostatiques entre les doublets, liants et non liants, de sa couche de valence. Notation \(\mathrm{AX_nE_p}\) : A l'atome central, X un atome lié (une liaison simple ou multiple comptant pour une unité), n le nombre de doublets liants, E un doublet non liant, p leur nombre.
| Notation | Géométrie | Angle | Exemple |
|---|---|---|---|
| \(\mathrm{AX_2}\) | Linéaire | 180° | \(\ce{CO2}\), \(\ce{BeCl2}\) |
| \(\mathrm{AX_3}\) | Trigonale plane | 120° | \(\ce{BF3}\) |
| \(\mathrm{AX_3E_1}\) | Pyramidale à base triangulaire | ~107,6° | \(\ce{NH3}\) |
| \(\mathrm{AX_4}\) | Tétraédrique | 109,5° | \(\ce{CH4}\) |
| \(\mathrm{AX_2E_2}\) | Coudée | ~104,5° | \(\ce{H2O}\) |
La répulsion d'un doublet non liant est plus forte que celle d'un doublet liant, d'où la fermeture progressive de l'angle pour une même figure de répulsion tétraédrique : 109,5° (\(\ce{CH4}\)) → 107,6° (\(\ce{NH3}\)) → 104,5° (\(\ce{H2O}\)).
Une molécule est polaire si son moment dipolaire résultant \(\vec{\mu}\) (somme vectorielle des moments de chaque liaison) est non nul. La géométrie prévue par VSEPR compte donc autant que la polarisation de chaque liaison (voir la notion d'électronégativité et polarisation de liaison) : c'est la symétrie de l'arrangement des liaisons qui décide si les moments s'annulent ou non.
Niveau secondaire (Terminale spécialité) : lien qualitatif structure/polarité. Niveau CPGE (PCSI) : prévision et interprétation systématique des géométries \(\mathrm{AX_n}\) (n ≤ 4) et \(\mathrm{AX_pE_q}\) (p+q = 3 ou 4), calcul vectoriel du moment dipolaire.