Quelle est la structure de Lewis de l'hydride d'aluminium?

Qu'est-ce que la structure de Lewis?

Les structures de Lewis, développées par Gilbert N. Lewis, représentent les dispositions électroniques au sein des molécules en utilisant des points pour représenter les électrons de valence et des lignes pour représenter les liaisons. Ces structures prédisent la forme et les propriétés d'une molécule en se basant sur la règle de l'octet, qui stipule que les atomes cherchent à obtenir une stabilité en acquérant huit électrons dans leur couche externe. En adhérant à cette règle, les structures de Lewis offrent une visualisation claire des liaisons chimiques.

Qu'est-ce que le hydrure d'aluminium (AlH3)?

Le hydrure d'aluminium (AlH3) est un composé composé d'un atome d'aluminium lié à trois atomes d'hydrogène. Ce composé est caractérisé par sa capacité à réagir avec l'eau pour produire de l'hydrogène gazeux et de l'hydroxyde d'aluminium, ce qui montre ses propriétés réductrices.

Dessiner la structure de Lewis pour le hydrure d'aluminium (AlH3)

Passons aux étapes pour créer la structure de Lewis pour AlH3 :

1. Identifier l'atome central : L'aluminium (Al) est l'atome central car il a moins d'électrons de valence que l'hydrogène.
2. Calculer le nombre total d'électrons de valence : L'aluminium contribue avec 3 électrons de valence, et chaque hydrogène contribue avec 1, soit un total de 3 + (3 x 1) = 6 électrons de valence.
3. Disposer les électrons autour des atomes : Reliez les trois atomes d'hydrogène à l'atome d'aluminium avec des liaisons simples, en utilisant tous les électrons disponibles.
4. Respecter la règle de l'octet : Bien que l'aluminium puisse avoir moins de 8 électrons, dans AlH₃, il a 6 électrons (3 paires de liaison), et chaque atome d'hydrogène a 2 électrons (1 paire de liaison).
5. Vérifier les charges formelles : Puisque tous les atomes ont satisfait leurs exigences de liaison, les charges formelles ne sont pas nécessaires.

Géométrie moléculaire du hydrure d'aluminium (AlH3)

La structure de Lewis d'AlH3 indique une géométrie pyramidal trigonale. Avec l'atome d'aluminium au centre et les trois atomes d'hydrogène formant les côtés, une paire libre occupe la quatrième position, résultant en un angle de 120 degrés entre les atomes d'hydrogène.

Théorie des orbitales moléculaires du hydrure d'aluminium (AlH3)

Selon la théorie des orbitales moléculaires, la liaison dans AlH3 implique le chevauchement d'orbitales atomiques. Les orbitales 3s et 3p de l'aluminium se combinent avec les orbitales 1s des atomes d'hydrogène pour former des orbitales moléculaires. La structure résultante comprend une orbitale de liaison σ et trois orbitales antibondantes π, contribuant à la stabilité de la molécule.

Hybridation dans le hydrure d'aluminium (AlH3)

L'état hybride de l'aluminium (Al) dans AlH3 est sp2. Cela est dû au fait que l'aluminium a trois électrons de valence, et dans AlH3, il forme trois liaisons σ avec trois atomes d'hydrogène, et il n'y a pas de paires libres d'électrons sur l'aluminium. Par conséquent, son état hybride est sp2.

Angles de liaison et longueur de liaison dans AlH3

Dans AlH3, l'angle de liaison entre l'atome d'aluminium et chaque atome d'hydrogène est d'environ 120 degrés. Cet angle provient de la géométrie pyramidal trigonale, avec la paire libre occupant la quatrième position. La longueur de liaison entre l'aluminium et l'hydrogène est d'environ 0,151 nm.

Résumé

Hydrure d'aluminium (AlH3)
Formule moléculaire	AlH3
Forme moléculaire	Pyramidal trigonale
Polarité	polaire
Hybridation	sp2
Angle de liaison	120 degrés
Longueur de liaison	0,151 nm

Questions fréquemment posées

Q1 : Comment savoir si une structure de Lewis est polaire ?

Pour déterminer si une structure de Lewis est polaire, examinez la géométrie moléculaire et la polarité des liaisons. Dans le cas de l'hydrure d'aluminium (AlH₃), la structure de Lewis révèle l'aluminium lié à trois atomes d'hydrogène. La géométrie est trigonale plane, avec les liaisons Al-H étant polaires en raison de la différence d'électronegativité entre l'aluminium et l'hydrogène. Chaque liaison Al-H possède un moment dipolaire dirigé vers les atomes d'hydrogène plus électro-négatifs. Bien que les trois liaisons soient disposées symétriquement autour de l'atome d'aluminium, la présence de ces liaisons polaires entraîne un moment dipolaire net, rendant la molécule globalement polaire.

Q2 : Comment trouver l'énergie de liaison à partir d'une structure de Lewis ?

Le calcul de l'énergie de liaison à partir d'une structure de Lewis implique de déterminer l'énergie nécessaire pour briser les liaisons. Pour AlH3, chaque liaison Al-H a une énergie de liaison d'environ 396 kJ/mol. Comme il y a trois liaisons Al-H, l'énergie totale de liaison est de 1188 kJ/mol pour un môle de molécules d'AlH3.

Q3 : Comment calculer l'ordre de liaison à partir d'une structure de Lewis ?

L'ordre de liaison est calculé en divisant le nombre d'électrons de liaison par deux. Dans AlH3, il y a trois liaisons Al-H, indiquant un ordre de liaison de 1,5 pour chaque liaison, reflétant le chevauchement des orbitales atomiques dans la formation de la molécule.

Q4 : Quelles sont les groupes électroniques dans une structure de Lewis ?

Les groupes électroniques dans une structure de Lewis comprennent à la fois les paires de liaison (électrons partagés) et les paires non liées (électrons non partagés). Pour AlH3, les groupes électroniques consistent en trois paires de liaison Al-H et une paire libre sur l'atome d'aluminium.

Q5 : Que représentent les points dans une structure de Lewis à points ?

Dans une structure de Lewis à points, les points représentent les électrons de valence. Chaque point correspond à un électron de valence d'un atome, illustrant comment ces électrons sont distribués et partagés entre les atomes dans une molécule comme AlH3.